NPC-2三電平功率模塊中 逆阻型IGBT的門極驅(qū)動器應用

變換器拓撲介紹

􀁺傳統(tǒng)的兩電平拓撲（圖a）具有兩種開關(guān)狀態(tài)：直流母線的正電壓和負電壓狀態(tài)（DC+、DC-）；為了降低輸出波形的THD，需要更多的開關(guān)狀態(tài)。

􀁺三電平NPC1（即“1”字型三電平）拓撲（圖b）可提供所需的額外的開關(guān)狀態(tài)：N點為0V的中性狀態(tài)。

由于更低的電壓波形失真，濾波要求可以降低，可以節(jié)省濾波器的成本。

缺點：開關(guān)器件（IGBT和二極管）的數(shù)量會增加，從而增大拓撲的復雜度并增加系統(tǒng)的成本。

各種拓撲對IGBT驅(qū)動器的要求各不相同。比如：

􀁺 兩電平拓撲通常要求短路保護和過壓保護即可。常用的短路保護方法又叫VCEsat或退保護監(jiān)控；過壓保護一般采用有源鉗位。

􀁺 對于三電平NPC1拓撲，IGBT在短路時刻的關(guān)斷順序非常重要：

1、必須先關(guān)外管，再關(guān)內(nèi)管，否則內(nèi)管IGBT會承受整個母線電壓而損壞；

2、發(fā)生短路時，驅(qū)動器不應該自動關(guān)斷IGBT，而應將故障報告給控制單元，由控制單元來確保正確的關(guān)管順序；

3、只有內(nèi)管IGBT采用有源鉗位的情況下，才能忽略關(guān)管順序，并允許驅(qū)動器自動關(guān)斷IGBT。

􀁺 而NPC2拓撲則沒有關(guān)管順序的要求。

下圖所示為當外部開關(guān)（此處未顯示）分別導通和關(guān)斷時內(nèi)管IGBT獲得的電壓。圖a中IGBT的集電極-發(fā)射極電壓始終為正電壓或零（理想化），因此，對于短路和過壓保護，無特殊要求；但是，如果用RB-IGBT作雙向開關(guān)，情況則不同，U點存在的交變電壓要求修改經(jīng)典的短路保護和過壓保護電路。否則，驅(qū)動器將會損壞，并最終損壞IGBT。

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