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1、逆变三电平逆变三电平 I 型和型和 T 型电路的比较分析型电路的比较分析 随着太阳能、UPS 技术的不断发展和市场的不断扩大，对逆变器效率的要求也越 来越被制造商所重视，因此三电平的拓扑结构便应运而生。众所周知，与传统两电平 结构相比， 三电平结构除了使单个 IGBT 阻断电压减半之外， 还具有谐波小、 损耗低、 效率高等优势。 目前针对三电平拓扑结构有很多种， 最常见的两种拓扑结构为三电平“I”型和三电 平“T”型，接下来会对这两种结构从不同方面进行分析。 三电平电路示意图三电平电路示意图 如图 1，2 所示的两种三电平电路图，为了区分这两种电路，根据四个开关管在 线路图中的的排列方式，我们
2、将前者成为 I 字型，后者称为 T 字型。 三电平电路与普通的半桥电路相比，因为具有了中点续流的能力，所以对改善输 出纹波，降低损耗都有很好的效果。 图 1. 三电平“1“字形电路示意图 图 2. 三电平“T“字形电路示意图 两种电路的分析两种电路的分析 1.芯片阻断电压不同 三电平 I 型电路中，4 个 IGBT 管均承受相同的电压，而 T 型 Q1&Q4 管承受两倍 的电压。比如，若直流母线为 600V 时，I 型 4 个 IGBT 管阻断电压为 600V/650V, 而 T 型Q1&Q4 管为 1200V. 1200V的 IGBT 芯片比 600V/650V芯片有更大的开关损耗及 导通损
3、耗，这意味着芯片的发热更大，需要更多的硅芯片。而硅芯片的增加，成本也 必然随之增加。 然而在实际上，对于 I 型电路，当两个开关管的电压串联承受 2 倍 BUS 电压时， 由于元件本身的差异，两个开关管承受的的电压不可能完全相同，因此，为了保证开 关管的安全工作，I 型电路中开关管也应按照承受 2 倍 BUS 电压去设计。 所以，从实际角度出发，在开关耐压的选择上，I 型电路并没有太大优势。 2.元件数量不同 从拓扑结构图中，很容易可以看出 T 型电路要比 I 型电路少两个 Diode，这对于 减少空间有好处。 3.控制时序不同 三电平I型需先关断外管Q1/Q4,再关断内管Q2/Q3,防止母线
4、电压加在外管上导致 损坏；而 T 型则无时序上的要求。另外，对于 I 型拓扑，在驱动设计时需要有 4 个独 立电源；而对于 T 型共发射极拓扑，只需要 3 个独立电源。 I 型与 T 型损耗有所差异，在功率因数接近 1 时，开关频率增大（16KHz）,三电 平 I 型（600V）损耗更低，效率更高；而开关频率减少时（16KHz），三电平 T 型 （1200V）损耗更低，效率更高。所以在设计逆变器系统的时候，应根据不同的开关 频率去选择一种效率高的拓扑结构。 5.换流路径不同 在 T 型拓扑中，外管与内管之间的转换路径均为一致；而在 I 型拓扑中，换流路 径有所不同，分为短换流路径与长换流路径，
5、所以用分立模块做三电平 I 型拓扑时， 必须要注意其杂散电感与电压尖峰的问题。 综上所述， 三电平 I 型与 T 型互有优势, 通过本文的分析可以看出， T 型和 I 型三 电平电路比较，耐压方面理论上 I 型电路优于 T 型电路，然而从实际应用角度分析， 二者相差不大；损耗方面，T 型要优于 I 型；元件数量方面，T 型少两个 Diode。因 此，按照本文的分析，在较小损耗和减小空间方面，T 型电路会比较有利；赛米控针 对市场上不同的需求，同时可以给客户提供两种不同拓扑结构的三电平模块。 赛米控相关产品系列赛米控相关产品系列 对于三电平 I 型模块， 赛米控推出了 SEMITOP、 MINI
6、SKIIP、 SEMITRANS、 SKIM 产品系列. 该模块将 IGBT 技术与较低开关和传导损耗结合，可用于功率等级为 5-80KVA 的逆变器。其中 SEMITOP、MINISKIIP、SKIM 采用了 SKIIP 技术，无铜 底板的功率模块使芯片到散热器的热阻更低，同时具有结构紧凑、安装方便的优势。 对于三电平 T 型模块， 赛米控推出了基于无铜底板、 烧结技术平台的 SKIM 模块， 该模块电流等级为 300-600A，可用于大功率的逆变器。对于这款新面世的模块，必 将会在大功率三电平中占有一席之地。 针对日趋扩大的三电平应用领域，赛米控也不断投入研发，掌握最新的三电平技 术；并且与多家知名企业与高校共同合作，力求紧跟市场，继续争当功率半导体行业 的引领者。 出自：世纪电源网论坛（未经允许私自转载者,将保留追究其版权责任）
