1、T型三電平拓撲的開關狀態(tài):圖1為T字型-三電平電路單相拓撲,拓撲中共有4個IGBT,4個二極管,還有電容組C1和C2; 假設正負母線電壓均等,都是Vdc。將T1,T2,T3,T4的狀態(tài)用1和0分別表示,1表示開通,0表示關斷。
圖1 T型三電平逆變器拓撲結構
將T1、T2、T3、T4狀態(tài)組成的二級制數(shù)用16進制表示開關狀態(tài),如T1、T2、T3、T4分別為1、1、0、0,則將該開關狀態(tài)的二進制數(shù)1100用十六進制數(shù)表示為C。
穩(wěn)定模態(tài)有3種:C,6,3; 即當T1、T2、T3、T4分別為1、1、0、0時,輸出電壓為Vdc; 即當T1、T2、T3、T4分別為0、1、1、0時,輸出電壓為0; 即當T1、T2、T3、T4分別為0、0、1、1時,輸出電壓為-Vdc。
考慮死區(qū)后,還存在另外兩種狀態(tài),分別為4,2。則T型三電平逆變器輸出電壓由Vdc → 0 → - Vdc → 0→Vdc的切換過程中,T型三電平具有如下圖的切換狀態(tài),其中死區(qū)狀態(tài)的切換用黃色部分表示,穩(wěn)態(tài)狀態(tài)用藍色表示。
圖2 T字型-三電平電路狀態(tài)表
2、T型三電平逆變器的換流過程
(1)開關狀態(tài)為C時(T1、T2、T3、T4分別為1、1、0、0),開關狀態(tài),IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(2)開關狀態(tài)由C(1100)到開關狀態(tài)4(0100)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(3)開關狀態(tài)由4(0100)到開關狀態(tài)6(0110)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(4)開關狀態(tài)由6(0110)到開關狀態(tài)2(0010)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(5)開關狀態(tài)由2(0010)到開關狀態(tài)3(0011)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(6)開關狀態(tài)由3(0011)到開關狀態(tài)2(0010)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(7)開關狀態(tài)由2(0010)到開關狀態(tài)6(0110)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(8)開關狀態(tài)由6(0110)到開關狀態(tài)4(0100)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
(9)開關狀態(tài)由4(0100)到開關狀態(tài)C(1100)的過程中,IGBT的C-E電壓與輸出電壓的關系及電流路徑如下圖所示:
—— 小結 ——
經(jīng)過以上對三電平拓撲中每個切換過程的分析,可以得出如下結論:
IGBT部分:1)電流朝外流時:T1(C-->4),T2(6-->2)在關斷時會有電壓尖峰。2)電流朝內(nèi)流時:T3(6-->4),T4(3-->2)在關斷時會有電壓尖峰。3)T1~T4在關斷時產(chǎn)生的電壓尖峰,都是基于半個母線電壓Vdc。但是由于T1管和T4管的阻斷電壓高,所以T1管和T4管的關斷電壓應力風險相對較低; 而T2管和T3管是低壓管,所以T2管和T3管的關斷電壓應力相對較大,這點需要特別注意。
二極管部分:
1)電流朝外流時:D3,D4有續(xù)流。D3(4-->C),D4(2-->6)反向恢復。電流朝內(nèi)流時:D1,D2有續(xù)流。D1(4-->6),D2(2-->3)反向恢復。3)高阻斷電壓D1管和D4管在反向恢復時,是基于半個母線電壓Vdc,所以產(chǎn)生的峰值功率也相對較小; 但是D2管和D3管由于阻斷電壓較低,在基于半個母線電壓Vdc反向恢復時,產(chǎn)生的峰值功率會相對較大,這點需要特別注意。
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