[發明專利]一種NPC三電平無損軟關斷電路

在審

• 申請號: 201711422295.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107947612A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 馬文長
• 申請（專利權）人: 成都麥隆電氣有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司51230
• 代理人: 徐金瓊,劉東

技術領域

本發明涉及NPC三電平電路技術領域，尤其涉及一種NPC三電平無損軟關斷電路。

背景技術

能源短缺和環境污染是人類當前面臨的共同的世紀性難題。從20世紀90年代以來，以高壓IGBT、IGCT為代表的性能優異的復合器件的發展引人注目，并在此基礎上產生了很多新型的高壓大容量變換拓撲結構，成為國內外學者和工業界研究的重要課題，使得傳統上在大功率應用領域中占主導地位的SCR、GTO及其變換器結構受到強有力的挑戰。在工業發達國家，兆瓦級的高壓多電平逆變器已有產品大量投入市場，并應用于電力機車牽引、船舶電力推進、軋鋼、造紙、油氣田、無功補償等高性能系統中。三電平逆變器的結構較簡單，其電路拓撲形式從一定意義上來說可以看成多電平逆變器結構中的一個特例，它的中點鉗位及維持中點電位動態平衡技術、功率器件尖峰吸收緩沖電路、PWM算法簡化及控制策略、高壓功率器件的驅動及系統的工作電源等也是多電平逆變器控制需要研究解決的問題。

現有的NPC三電平電路都是采用RC做吸收電路，以緩沖IGBT的關斷尖峰，雖然RC吸收電路對關斷尖峰有一定的抑制作用，但由于RC吸收電路的效率極低會產生較大的發熱損耗(靠電阻R發熱)，如果要減緩IGBT關斷邊沿的上升斜率，電阻R上的發熱量要占到整機功率的百分之幾，這是根本不能允許的，因此RC吸收基本不能減少IGBT的關斷損耗，另外，僅采用RC吸收的NPC三電平電路不宜多管并聯，因為RC吸收電路不能明顯減緩IGBT的關斷邊沿，不同IGBT管間總有參數的差異，在多管并聯使用時，關斷較慢的IGBT承受了主要的關斷損耗，當負載變大時很容易產生故障。

發明內容

本發明的目的在于：為解決現有的NPC三電平電路中的RC吸收電路無法減小IGBT的關斷損耗，且采用RC吸收的NPC三電平電路不宜多管并聯的問題，本發明提供一種NPC三電平無損軟關斷電路。

一種NPC三電平無損軟關斷電路，包括IGBT管Q1、IGBT管Q2、IGBT管Q3和IGBT管Q4，IGBT管Q1和IGBT管Q4為外管，IGBT管Q2和IGBT管Q3為內管，IGBT管Q1的發射極連接IGBT管Q2的集電極，IGBT管Q2的發射極連接IGBT管Q3的集電極,IGBT管Q3的發射極連接IGBT管Q4的集電極；內管IGBT管Q2與外管IGBT管Q4互補，內管IGBT管Q3與外管IGBT管Q1互補。

IGBT管Q1的集電極和發射極分別連接二極管D1的陰極和陽極，IGBT管Q1的發射極還連接二極管D7的陰極和電容C5的正極，二極管D7的陰極連接電容C4的負極，電容C4的正極連接二極管D1的陰極和IGBT管Q1的集電極，電容C5的負極連接儲能電感L2的一端和二極管D9的陰極，儲能電感L2的另一端連接二極管D8的陽極，二極管D8的陰極連接二極管D7的陽極和電容C4的負極，二極管D9分別連接電容C1和0V中點，電容C1的另一端和IGBT管Q1的集電極連接正母線。

IGBT管Q4的集電極和發射極分別連接二極管D4的陰極和陽極，IGBT管Q4的集電極還連接二極管D10的陽極，二極管D10的陰極連接電容C6的正極，電容C6的負極還連接二極管D4的陽極和IGBT管Q1的發射極，二極管D11的陽極連接二極管D10的陰極和電容C6的正極，二極管D11的陰極連接儲能電感L3的一端，儲能電感L3的另一端連接電容C7的正極和二極管D2的陽極，電容C7的負極連接IGBT管Q4的集電極，二極管D12的陰極連接電容C2的一端和0V中點，電容C2的另一端與IGBT管Q4的集電極共同連接負母線。

具體地，所述IGBT管Q2的集電極和發射極分別連接二極管D2的陰極和陽極，二極管D2還并聯有RC吸收電路一；所述RC吸收電路一包括串聯的電阻R2和電容C3，電阻R2的一端連接二極管D2的陽極和IGBT管Q2的發射極，所述電容C3的一端連接電阻R2，另一端連接二極管D2的陰極和IGBT管Q2的集電極；所述IGBT管Q2的發射極連接儲能電感L1的一端；所述IGBT管Q2的集電極和0V中點之間連接二極管D5，二極管D5的陽極連接0V中點、陰極連接IGBT管Q2的集電極；IGBT管Q2的集電極和IGBT管Q1的發射極連接。