【选型】I型和T型三电平逆变电路拓扑的性能比较

2017-08-13 世强 周玉琦

针对三电平逆变电路,最常用的两种电路拓扑结构分别为“I”型三电平电路,如图1所示,和“T”型三电平电路,如图2所示。它们主要是根据四个开关管在电路图中的排列方式不同而进行了形象取名。三电平电路与普通的半桥电路相比,具有中点续流的能力,对改善输出纹波及降低损耗都有很好的效果。


图1:三电平“I”型电路图



图2. 三电平“T”型电路图


下面我们就两种电路进行对比分析,帮助大家在实际应用中进行合理选取。

反向耐压的差别:

I型电路中,4个开关管承受相同的电压,分别为母线电压的一半,而T型电路中,开关管Q1&Q4则要承受全部的母线电压。也就是说,从电路拓扑的角度来讲,T型电路中开关管Q1&Q4的耐压参数选型要大于I型电路中4个开关管的耐压参数选型。


元件数量的差别:

从电路拓扑图中可以看出,T型电路要比I型电路少了两个开关二极管,这有利于减少空间。


控制时序的差别:

I型电路中,需先关断外管Q1/Q4,然后再关断内管Q2/Q3,以防止母线电压加在外管上导致损坏;而T型电路则没有时序上的要求。另外,对于I型电路,在驱动设计时需要有4个独立的电源;而对于T型电路的共发射极拓扑,只需要3个独立电源。


功率损耗的差别:

I型电路与T型电路的开关损耗会有所差异,尤其在功率因数接近1时。当开关频率增大(一般>16KHz)时,三电平I型电路的损耗会更低,效率会更高;而当开关频率减少(一般<16KHz)时,三电平T型电路的损耗会更低,效率会更高。所以在设计逆变器时,应根据不同的开关频率来选择一种效率高的电路拓扑结构。


换流路径的差别:

在T型电路中,外管与内管之间的转换路径均为一致;而在I型电路中,换流路径则有所不同,分为短换流路径与长换流路径,所以用分立模块做三电平I型电路时,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型电路与T型电路各有优势, 耐压方面理论上I型电路要优于T型电路,损耗方面,T型电路要优于 I型电路;而在元件数量方面,T型电路要少两个开关二极管。因此,当逆变器设计对功率因数和功率效率有所要求时,在开关频率较高时,选择I型电路会比较有利;在开关频率较低时,则T型电路会比较有利。世强代理了VINCOTECH这两种(I型和T型电路)IGBT功率模块供你选择。更多VINCOTECH IGBT功率模块相关内容可通过搜索获取。


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