[發明專利]一種NPC三電平電路

有效

• 申請號: 201810972271.1
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109167526B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 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: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 馬林中

本發明公開了一種高可靠的高頻高效NPC三電平電路，屬于電力電子三電平電路技術領域，第一IGBT的鉗位電路包括二極管D1、二極管D5和二極管D7，所述二極管D1和二極管D5串聯后再并聯于第一IGBT兩端，所述二極管D7一端連接所述中性點，另一端通過二極管D1鉗位至正母線電壓；所述第四IGBT的鉗位電路包括二極管D4、二極管D6和二極管D8，所述二極管D4和二極管D6串聯后再并聯于第四IGBT兩端，所述二極管D8一端連接所述中性點，另一端通過二極管D4鉗位至負母線電壓；本發明既保留了T字型三電平電路的可靠性，又使開關器件損耗接近I字型三電平電路，實現高頻、高效、高可靠的運行。

技術領域

本發明涉及電力電子三電平電路技術領域，具體涉及一種高可靠的高頻高效NPC三電平電路。

背景技術

NPC三電平電路通常有兩種方案，即I字型三電平電路(附圖1所示)和T字型三電平電路(附圖2所示)。

I字型三電平電路中的器件(IGBT和二極管)耐壓只能承受半母線電壓，其開關速度較快、損耗較小，適合高頻運行，但I字型三電平電路的內管Q2、Q3由于沒有鉗位電路，當內管Q2、Q3不正確關斷時，Q2、Q3會過壓擊穿。

T字型三電平電路，內管Q2、Q3承受半母線電壓，外管Q1、Q4承受全母線電壓，但所有的管子都能鉗位到母線或半母線電容上，因此即使驅動發生錯誤，管子不會發生過壓擊穿，所以T字型三電平電路可靠性較高，但是由于Q1、Q4、D1、D4需要承受全母線電壓，故Q1、Q4、D1、D4會選用高耐壓器件，這會導致其開關速度變慢，損耗增加，尤其 D1、D4相對于D2、D3的恢復損耗是大幅增加(在125℃時，D2、D3損耗僅1.55mJ，而 D1、D4已達5.7mJ，這還是在D1、D4工作電流比D2、D3小25％的情況下的數據，同等電流情況差距會更大，如果IGBT模塊工作在25KHz，二極管D1和D4的開關損耗至少要增加(5.7-1.55)*25＝105W)，因此傳統的T字型三電平電路雖然可靠性較高但開關損耗較大，不適合高頻運行。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種高可靠的高頻高效NPC三電平電路，解決了目前I字型三電平電路中內管不正確關斷時會過壓擊穿，T字型三電平電路開關損耗較大且不適合高頻運行的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種高可靠的高頻高效NPC三電平電路，包括具有對稱結構的工頻上半周電路和工頻下半周電路，所述工頻上半周電路包括依次連接于正母線端和中性點間的第一IGBT、第三 IGBT和第二IGBT，所述工頻下半周電路包括依次連接于負母線端和中性點間的第四IGBT、第三IGBT與第二IGBT，所述第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT分別設置有鉗位電路，所述第一IGBT與第四IGBT間連接交流側，所述第一IGBT的鉗位電路包括二極管D1、二極管D5和二極管D7，所述二極管D1和二極管D5串聯后再并聯于第一IGBT兩端，所述二極管D7一端連接所述中性點，另一端通過二極管D1鉗位至正母線電壓；

所述第四IGBT的鉗位電路包括二極管D4、二極管D6和二極管D8，所述二極管D4 和二極管D6串聯后再并聯于第四IGBT兩端，所述二極管D8一端連接所述中性點，另一端通過二極管D4鉗位至負母線電壓。

進一步的，所述二極管D1和二極管D5的導通方向與第一IGBT的導通方向相反，所述二極管D4和二極管D6的導通方向與第四IGBT的導通方向相反。

進一步的，所述二極管D1與二極管D4均為超快恢復二極管，額定電壓不小于半母線電壓。

進一步的，所述二極管D5和二極管D6均為普通整流二極管，額定電壓不小于全母線電壓。

進一步的，所述二極管D7和二極管D8均為快恢復二極管，額定電壓不小于半母線電壓。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：