三电平变频器拓扑结构比较
三电平——精选推荐
三电平⽬前，世界上对⾼压电动机变频调速技术的研究⾮常活跃，⾼压变频器的种类层出不穷，作为⽤户都希望能选择实⽤⽽具有良好性价⽐的⾼压变频器，如何选择便是值得研究的问题。
知⼰知彼，百战百胜，⾸先按照⾃⼰的⼯况拟定对⾼压变频器的技术要求，针对性的选择⾼压变频器的⽅案、产品和售后服务，否则会出现应⽤不理想，投资损失⼤。
不同⾼压变频器的电路拓扑⽅案具有不同的技术⽔平。
技术⽔平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、使⽤寿命、维护费⽤、性价⽐等重要指标。
就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技术⽔平，质量价位从3000元到数万元之差。
为此，了解不同种类的⾼压变频器内含技术⽔平，选择变频器的品质与⼯况相结合，达到投⼊少、节能回报率⾼的理想效果。
2 ⾼压变频器的概念按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称⾼压，1kV～10kV 时称中压。
我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为⾼压电机。
由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称之为⾼压变频器。
⾼压变频器⼜分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别:(1) 变频器其主要功能特点为逆变电路。
根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和电流型两类。
前者在直流供电输⼊端并联有⼤电容，⼀⽅⾯可以抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源;另⼀⽅⾯也为来⾃逆变器侧的⽆功电流提供导通路径。
因此，称之为电压型逆变电路。
(2) 在逆变器直流供电侧串联⼤电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆变电路。
电路中串联的电感⼀⽅⾯可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。
电流型变频器是在电压型变频器之前发展起来的早期拓扑。
3 电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别(1) 直流回路的滤波环节电压型逆变器的直流滤波环节主要采⽤⼤电容，因此电源阻抗⼩，相当于电压源。
电流型逆变器的直流滤波环节主要采⽤⼤电感，相当于恒流源。
三电平变流器拓扑
三电平变流器拓扑三电平变流器是一种高效率、高性能的电力电子变换器，它可以将直流电源转换为交流电源，同时可以实现电压和电流的控制。
三电平变流器的拓扑结构非常简单，但是它的性能却非常出色，因此在工业控制、电力系统和新能源领域得到了广泛的应用。
三电平变流器的拓扑结构由两个半桥电路和一个中间电路组成。
其中，半桥电路由两个开关管和两个反并联二极管组成，中间电路由一个电容和一个电感组成。
当半桥电路的两个开关管分别导通和断开时，中间电路的电容和电感就会形成一个电压等级，从而实现三电平输出。
三电平变流器的输出电压可以分为三个等级，分别为正电压、负电压和零电压，这样就可以实现更加精确的电压和电流控制。
三电平变流器的优点主要有以下几个方面：1. 高效率：三电平变流器的拓扑结构非常简单，因此它的转换效率非常高，可以达到90%以上。
2. 高性能：三电平变流器可以实现电压和电流的精确控制，因此在工业控制和电力系统中得到了广泛的应用。
3. 可靠性高：三电平变流器的开关管和反并联二极管都是高可靠性的器件，因此它的可靠性非常高。
4. 体积小：三电平变流器的拓扑结构非常简单，因此它的体积非常小，可以方便地集成在各种电子设备中。
5. 成本低：三电平变流器的器件成本非常低，因此它的成本也非常低，可以大规模应用于各种领域。
三电平变流器的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 工业控制：三电平变流器可以实现电压和电流的精确控制，因此在工业控制中得到了广泛的应用，例如电机控制、变频器等。
2. 电力系统：三电平变流器可以实现电压和电流的精确控制，因此在电力系统中得到了广泛的应用，例如电网稳定控制、电力质量控制等。
3. 新能源领域：三电平变流器可以实现太阳能、风能等新能源的转换，因此在新能源领域得到了广泛的应用。
三电平变流器是一种高效率、高性能、可靠性高、体积小、成本低的电力电子变换器，它的应用非常广泛，可以满足各种电力电子控制的需求。
三电平
目前，世界上对高压电动机变频调速技术的研究非常活跃，高压变频器的种类层出不穷，作为用户都希望能选择实用而具有良好性价比的高压变频器，如何选择便是值得研究的问题。
知己知彼，百战百胜，首先按照自己的工况拟定对高压变频器的技术要求，针对性的选择高压变频器的方案、产品和售后服务，否则会出现应用不理想，投资损失大。
不同高压变频器的电路拓扑方案具有不同的技术水平。
技术水平决定变频器和传动系统的稳定性、可靠性、使用寿命、维护费用、性价比等重要指标。
就如同笔记本电脑功能都基本相同，但不同的技术水平，质量价位从3000元到数万元之差。
为此，了解不同种类的高压变频器内含技术水平，选择变频器的品质与工况相结合，达到投入少、节能回报率高的理想效果。
2 高压变频器的概念按国际惯例和我国国家标准对电压等级的划分，对供电电压≥10kV时称高压，1kV～10kV 时称中压。
我们习惯上也把额定电压为6kV或3kV的电机称为高压电机。
由于相应额定电压1～10kV的变频器有着共同的特征，因此，我们把驱动1～10kV交流电动机的变频器称之为高压变频器。
高压变频器又分为两种性质类型，电流型和电压型，其特点区别:(1) 变频器其主要功能特点为逆变电路。
根据直流端滤波器型式，逆变电路可分为电压型和电流型两类。
前者在直流供电输入端并联有大电容，一方面可以抑制直流电压的脉动，减少直流电源的内阻，使直流电源近似为恒压源;另一方面也为来自逆变器侧的无功电流提供导通路径。
因此，称之为电压型逆变电路。
(2) 在逆变器直流供电侧串联大电感，使直流电源近似为恒流源，这种电路称之为电流型逆变电路。
电路中串联的电感一方面可以抑制直流电流的脉动，但输出特性软。
电流型变频器是在电压型变频器之前发展起来的早期拓扑。
3 电压型逆变器与电流型逆变器的特点区别(1) 直流回路的滤波环节电压型逆变器的直流滤波环节主要采用大电容，因此电源阻抗小，相当于电压源。
电流型逆变器的直流滤波环节主要采用大电感，相当于恒流源。
npc 三电平拓扑原理及特点研究
npc 三电平拓扑原理及特点研究在现代电力系统中，电力变换和传输是非常重要的环节。
而三电平拓扑就是一种常用的电力转换拓扑结构，它可以实现高效、可靠的电力转换。
本文将对三电平拓扑的原理和特点进行研究，并探讨其在电力系统中的应用。
一、三电平拓扑原理三电平拓扑是一种多电平逆变器拓扑结构，其基本原理是通过将直流电压转换为多个不同电平的交流电压，从而实现电力的变换和传输。
三电平拓扑主要由两个全桥逆变器和一个DC电压源组成。
其中，每个全桥逆变器由两个开关管和两个二极管组成。
在工作过程中，三电平拓扑通过控制开关管的导通和关断来调节输出电压的大小和频率。
具体来说，当逆变器的开关管导通时，电流会从DC电压源流向负载，形成正向电压输出；当开关管关断时，电流会通过二极管流回DC电压源，形成反向电压输出。
通过控制开关管的导通和关断时间，可以实现不同电平的输出电压。
二、三电平拓扑特点1. 降低谐波含量：相较于传统的二电平逆变器，三电平拓扑可以有效降低输出电压的谐波含量。
这是因为三电平拓扑可以提供更多的电压级别，从而减少了电压的跳变，减小了谐波的产生。
2. 提高电压质量：由于三电平拓扑可以提供更多的电压级别，可以更好地逼近正弦波形，从而提高输出电压的质量。
这对于一些对电压质量要求较高的应用场景非常重要，如电力电子设备、工业驱动器等。
3. 提高效率：三电平拓扑还可以提高逆变器的效率。
这是因为通过增加电压级别，可以减小开关管的开关频率，从而降低开关损耗。
4. 降低电磁干扰：三电平拓扑可以减小输出电压的跳变和斜率，从而减小了输出电压对周围电子设备的电磁干扰。
这对于一些对电磁兼容性要求较高的应用场景非常重要，如通信设备、医疗设备等。
5. 提高系统可靠性：三电平拓扑通过增加电压级别来提高系统的可靠性。
当一个开关管或二极管发生故障时，其他开关管和二极管仍然可以正常工作，从而保证了系统的可靠性和稳定性。
三、三电平拓扑的应用三电平拓扑在电力系统中有广泛的应用。
三电平变频器拓扑结构比较
三电平变频器拓扑结构比较三电平变频器是一种常用的电力电子变流器拓扑结构。
它具有较高的电压转换能力和较低的谐波失真率，被广泛应用于交流电机调速、高压直流输电、新能源发电等领域。
以下将对三种常见的三电平变频器拓扑结构进行比较，包括三电平逆变器、三电平斩波逆变器和三电平换流器。
首先，三电平逆变器是最常见和最简单的三电平变频器拓扑结构。
它由两个不同的逆变桥和一个直流电压源组成。
在正弦波调制情况下，三个辅助开关分别用于生成三个不同的电平，从而实现三电平逆变。
该拓扑结构具有结构简单、可靠性高、成本低的特点。
然而，它的控制策略较为复杂，对控制信号的处理较为困难。
其次，三电平斩波逆变器是在传统逆变器的基础上增加了一个三电平斩波电路。
该电路可将直流电压分为三个等级，并通过斩波电路将直流电压分配给每个逆变桥。
这样可以实现三电平逆变，从而减小了谐波失真。
该拓扑结构较为复杂，采用的斩波电路需要较大的电容容量和多个开关元件，从而增加了系统的体积和成本。
同时，它的输出电压含有颤振现象，对输出电压的调整较为困难。
最后，三电平换流器也是一种常见的三电平变频器拓扑结构。
它由两个双电平换流器和一个直流电压源组成。
换流器可以通过改变电容器连接方式实现三个不同的电平。
这样，在正弦波调制情况下，输出电压可以模拟为三个不同的电平。
该拓扑结构具有结构简单、控制策略相对简单、输出电压调节范围大的特点。
然而，它的输出电压含有自激振荡问题，需要进行相应的控制策略设计。
在应用方面，不同的三电平变频器拓扑结构具有不同的适用场景。
三电平逆变器适用于小功率变频调速、磁悬浮列车等领域。
三电平斩波逆变器适用于高功率交流电机调速、中压直流输电等领域。
三电平换流器适用于中小功率电力电子器件的教学研究、新能源发电等领域。
综上所述，三电平变频器是一种常用的电力电子变流器拓扑结构。
不同的三电平变频器拓扑结构具有各自的特点和适用场景。
在选择和设计三电平变频器时，需要综合考虑系统的性能要求、成本、体积和控制策略等因素。
三电平变频器
摘要随着近年来对高质量，高可靠性电源系统的需求不断发展，生产的总电能中，越来越多的电能必须经过电力电子技术实行能量变换后，再用于民用、工业或军事的需要。
而逆变器是对电能进行变换和控制的一种关键器件，具有输出高质量电压波形的能力。
高性能数字信号处理器（DSP）的飞速发展，使数字化逆变器系统成为今后发展的潮流。
本文主要对NPC三电平逆变器系统进行了分析和研究：1．以中点钳位式三电平逆变器的基本拓扑结构为基础，阐述了三电平逆变器的运行机理。
2．在两电平逆变器基础上详细研究了三电平逆变器中空间电压矢量调制技术的基本原理，提出了一种采用最近三矢量法合成参考矢量的空间矢量脉宽调制算法，给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量作用顺序和作用时间以及开关信号的产生方法。
由于中点电位的不平衡是二极管钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题，本文分析了不同矢量对中点电位的影响，并得出通过对成对小矢量的作用时间分配能够控制中点电位的结论。
逆变器控制系统在控制策略上采用电压型PWM逆变控制，并用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A、XILINX公司的CPLD芯片XC95144XL、相应的驱动电路和高速数据采集电路等实现这种闭环控制。
另外，本文还通过MATLAB仿真软件对基于空间矢量调制的SVPWM波控制的二极管钳位式逆变器进行了仿真，对逆变后的电压和电流波形以及波形谐波畸变率进行了分析,并验证了三电平逆变器较两电平逆变器的优越性。
关键词：DSP;逆变;二极管钳位式;SVPWM;仿真AbstractIn recent years, with high quality, high reliability of power system needs cons tant development, the production of total power, more and more power must pass power electronic technology transformation of energy, then for civilian use, industrial and military needs. And inverter is electric transformation and control of a key components, with high quality output voltage waveform ability. High-performance digital signal processor (DSP) rapid development, make the digital inverter system become the trend of development in the future.This paper mainly to the NPC three-level inverter system analysis and research: 1. The halfway point in the ground-clamp type three-level inverter based the basic topological structure, this paper expounds the three-level inverterThe operation mechanisms.2. In two level inverter based on a detailed study of the three-level inverter in space voltage vector modulation technology,The basic principle, put forward a kind of the last three vectorsynthesis method of vector space vector reference pulse width modulation calculate Method, gives small triangle area judge rules, synthetic reference voltage vector corresponding output voltage vector function Order and function and switch time signal generation method.Due to the halfway point of the potential imbalance is the ground-clamp diode type three-level inverter in the process of operation is a relatively serious problem, this paper analyzes the different vector to point the influence of the electric potential, and that the pair small vector by the role of the distribution of time to control the halfway point of the potential conclusions. Inverter control system control strategy in the voltage source PWM inverter control, and the DSP TMS320LF2407A TI company, XILINX company XC95144XL CPLD chip, the corresponding drive circuit and high speed data acquisition circuit to realize the closed-loop control. In addition, this paper also through MATLAB simulation software based on space vector modulation of the wave to control of diode SVPWM embedded a type inverter is simulated, and the inverter to the voltage and current waveform and waveform harmonic distortion rate is analyzed，And verify the three-level inverter is two level inverter superiority.Keywords: DSP；inverter；diode embedded type；space vector；simulation目录第一章绪论 (3)1.1课题研究背景及意义 (3)1.2研究现状及特点 (4)1.3拓扑结构选择 (5)1.4本文的主要目的、任务、技术指标及主要内容 (8)第二章二极管钳位式三电平逆变器主电路的设计 (10)2.1二极管钳位式逆变电路拓扑 (10)2.2逆变器工作状态分析 (11)第三章三电平SVPWM简化控制算法 (13)3.1引言 (13)3.2基于参考电压分解的SVPWM简化算法 (14)3.2.1两电平统一电压调制算法 (14)3.2.2三电平SVPWM简化算法 (17)3.2.3三电平SVPWM与SPWM的统一 (18)第四章中点平衡 (23)4．1中点电位不平衡的原因 (23)4．2三电平逆变器中点电压波动分析 (24)4．2．1 三电平逆变器中点电压波动定性分析 (24)4．2．2 对三电平逆变器中点电位波动的定量分析 (25)第五章三电平逆变器的硬件设计 (28)5.1系统构成 (28)5.2主电路设计 (29)5.2.1母线电容的选择 (29)5.2.2功率器件的选择 (29)5.2.3变压器的选择 (30)5.2.4输出滤波器设计 (32)5.3控制电路设计 (33)5.3.1TMS320LF2407A简介及特点 (34)5.3.2、CPLD接口电路 (39)5.3.3 SVPWM波形的产生 (39)5.4、采样电路设计 (42)5.5驱动电路设计 (45)5.6其他外围电路设计 (48)第六章系统软件设计 (52)6.1计算模块 (52)6.2主控制程序及中断程序设计 (54)第七章三点平逆变器的仿真..................... 错误!未定义书签。
中压变频器主电路拓扑结构的分析与比较
中压变频器主电路拓扑结构的分析与比较丁少杰（西门子（中国）有限公司Ｉ＆Ｓ，北京 １００１０２）摘要：分析比较了中压变频器目前应用的主要几种主电路拓扑结构，指出其各自的优缺点和适用场合，并得出结论。
关键词：中压变频器； 主电路； 拓扑结构中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ｂ文章编号：１００９－０１３４（２００４）０５－００６９－０３０ 引言 中压变频器不象低压变频器一样具有成熟的一致性的拓扑结构，而是受限于功率器件的耐压，出现了多种拓扑结构。
中压变频器主电路结构早期采用低压变频器和输入输出变压器组成“高－低－高”方案，这种方案实质上还是低压变频器，只不过从电网和电机两端来看是高压的，存在中间低压环节电流大，变频器输出含有高次谐波和直流分量，升压变压器须特殊设计，两个变压器有较大损耗，效率较低，装置占地面积大等缺点。
为了克服这些缺点，“高－低－高”方案已基本被“高－高”方案所取代。
“高－高”方案就是取消输出变压器，变频器输出高压直接驱动高压电动机。
“高－高”方案国内外一般采用两种思路，一是采用功率器件串联的方法，主电路结构仍采用常规的三相桥式逆变器，产品主要有功率器件为ＳＣＲ、ＧＴＯ或ＳＧＣＴ的电流源中压变频器，输出滤波采用电容滤波，输出电流电压波形都接近正弦波。
二是采用多电平结构。
多电平结构的思想最早是由日本长冈科技大学的Ａ Ｎａｂａｅ等人于８０年代提出的【１】。
它的一般结构是由几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦波输出电压。
这种变换器的优点是：由于输出电压电平数的增加，合成的输出波形有更多的台阶，这些台阶形成一种梯状波形，近似于正弦波。
当波形合成中台阶数增多时，输出波形具有更好的谐波频谱，每个开关器件所承受的电压应力较小，无需均压电路，开关损耗小，ｄｖ／ｄｔ较小对电机绝缘十分有利。
多电平变换器的电路结构目前主要有３种【２】：级联多电平逆变器（Ｃａｓｃａｄｅｄ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎｖｅｒｔｅｒｓｗｉｔｈ ｓｅｐａｒａｔｅ ＤＣ ｓｏｕｒｃｅｓ简称ＣＭＩ）、二极管钳位（Ｄｉｏｄｅ─Ｃｌａｍｐ）、飞跨电容（Ｆｌｙｉｎｇ─ Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）。
三电平拓扑结构四象限变频dtc
三电平拓扑结构四象限变频DTC引言三电平拓扑结构在电力电子领域扮演着重要的角色，而四象限变频器（D TC）是一种能有效控制交流电机转速和转矩的技术。
本文将介绍三电平拓扑结构和四象限变频DT C的原理、工作原理以及优势。
一、三电平拓扑结构三电平拓扑结构是一种用于交流电力转换的拓扑结构，它由三个电平的电源组成，可以产生三个不同电平的输出电压。
这个结构通常由三种不同类型的开关器件以及相应的控制电路组成。
三电平拓扑结构的工作原理是通过合理的控制开关器件的通断状态来实现交流电压的变换。
相对于传统的两电平拓扑结构，三电平拓扑结构具有更低的电压失真、更高的效率和更小的电磁干扰等优势。
二、四象限变频D T C原理四象限变频D TC是一种基于矢量控制的调速技术，它使用电机转子电流和定子电流的信息来控制电机的转速和转矩。
四象限变频DT C的原理是通过对电机的电压和频率进行实时调节来实现精确控制。
其中，矢量控制通过将电机分解为磁场矢量和转矩矢量，来实现对电机的独立控制。
通过实时测量电机电流和转速，四象限变频D TC能够根据电机负载和运行状态进行调整，从而实现高效能的控制。
三、四象限变频D T C工作原理四象限变频D TC的工作原理基于空间矢量调制（SV PW M）技术，它通过控制电机输入电压和频率来实现对电机速度和转矩的控制。
四象限变频D T C的主要工作流程如下：1.从电机采集电流和转速的反馈信息。
2.根据电机模型，计算电机的转矩和电磁转矩。
3.根据期望的转矩和电机模型的差异，计算电机的转矩误差。
4.根据转矩误差和转速误差，通过控制算法计算需要施加的电压矢量。
5.将计算得到的电压矢量转换成对应的P WM信号。
6.通过PW M信号驱动逆变器，控制电机的输入电压和频率，以实现精确的转矩和速度控制。
四、四象限变频D T C优势相对于传统的变频控制技术，四象限变频D TC具有以下优势：1.高动态响应性能：通过实时测量电机电流和转速，并根据负载和运行状态进行调整，实现了对电机转矩和速度的高精度控制。
简介多电平高压变频器的两种拓扑结构
简介多电平高压变频器的两种拓扑结构摘要：多电凭高压变频器自诞生以来就在节能和环保方面体现出极高的价值，也引起了众多的学者进行研究。
本文对多电平高压变频器的两种主要拓扑结构及其原理进行分析。
 关键词：三电平；单元串联多电平；应用About multi-level high-voltage converter topology of the two TANG Xing Long LIU Hui Kang XIONG Wen SUN Kai （Wuhan University of Science and Technology College of Information Science and Engineering,Wuhan Hubei 430081）Abstract: With high voltage inverter, since its birth in the energy-saving and environmental protection reflects the high value, it also caused a lot of academics for research. In this paper, the multi-level high-voltage converter topology of the two main structure and principles for analysis.Key words: Level 3; Series multi-level unit; Application1 前言对于高压电动机，我们如果采用传统的三相六拍的结构变频器对电动机进行控制，由于电压过高，加上电力电子器件开关速度的提高，这样开关器件输出的值就会很大。
由于电动机的绕组的中性点是不接地的，电动机每绕组对地存在分布电容，输出电压的变化相当于电容两端电压的变化，即对电容的频繁充放电，充放电对电动机定子绕组的绝缘将造成冲击，而且越大，冲击也越大。
三种三电平逆变电路拓扑结构
三种三电平逆变电路拓扑结构英文版Three Three-Level Inverter Circuit TopologiesAbstract:This article presents an overview of three different three-level inverter circuit topologies: the Neutral Point Clamped (NPC), the Flying Capacitor (FC), and the T-Type. Each topology is analyzed for its unique characteristics, advantages, disadvantages, and applications.1. Introduction:Inverter circuits are widely used in power electronics systems for converting DC power to AC power with variable voltage and frequency outputs. Three-level inverters are a class of inverters that offer higher voltage outputs with reduced harmonic distortion compared to traditional two-level inverters. This article explores three different topologies for three-level inverters: the NPC, FC, and T-Type.2. Neutral Point Clamped (NPC) Topology:The NPC topology is one of the earliest and most widely used three-level inverter topologies. It consists of two DC power sources, four switches per phase, and a neutral point that clamps the middle level. This topology offers high voltage output, low harmonic distortion, and good dynamic performance. However, it requires a balance between the two DC sources and can be complex to control.3. Flying Capacitor (FC) Topology:The FC topology uses capacitors to generate the third level without the need for a neutral point. Each phase has two switches and two capacitors. This topology is relatively simple, compact, and easy to control. However, it can suffer from voltage balancing issues and requires careful selection of capacitors to ensure reliable operation.4. T-Type Topology:The T-Type topology is a recent development in three-level inverter technology. It combines the simplicity of the FCtopology with the voltage balancing capabilities of the NPC topology. This topology uses two switches per phase and a single capacitor, making it both compact and cost-effective. However, it may have limited dynamic performance compared to other topologies.5. Conclusion:Each of the three three-level inverter topologies presented in this article has its unique advantages and disadvantages. The choice of topology depends on the specific requirements of the application, such as voltage output, harmonic distortion, dynamic performance, and cost. Future research can focus on optimizing these topologies for specific applications and exploring new topologies that offer improved performance.中文版三种三电平逆变电路拓扑结构摘要：本文概述了三种不同的三电平逆变电路拓扑结构：中点钳位（NPC）、飞跨电容（FC）和T型。
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Norbert Pluschke1203
32
Norbert Pluschke1203
31 28.03.2012
关注2012年4月 年 月 关注
2012年4月20日发行 年 月 日发行
“汽车应用方面的系统 汽车应用方面的系统” 汽车应用方面的系统
用于汽车应用的赛米控标准的平台 系统描述 采用哪款IGBT 模块以及原因 采用哪款 来自市场的应用
18 Norbert Pluschke1203
28.03.2012
SKiM4&5 结构原理
压板
弹簧垫块
螺母，端子， 弹簧
桥接部分 基板
框架
Norbert Pluschke1203 19
SKiM4 MLI – 产品系列 芯片组 产品系列&
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AC
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Norbert Pluschke1203
采用SKiiP 的机柜结构 500KVA 的机柜结构– 采用
-结构紧凑 - 上市快 - 采用智能功率模块 -IGBT 驱动板 -电源 -电流传感器 -电压监控 -温度监控
Norbert Pluschke1203
电平/3电平 电平T-NPC型 结论 2电平 电平 电平 电平NPC型, 3电平 型 电平 型
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Up to 600A
AC
22 Norbert Pluschke1203
28.03.2012
采用SKiM4的3电平 的 电平 电平IGBT 变流器 采用
Norbert Pluschke1203
采用SKiM4的3电平功率单元 的 电平功率单元 采用
Norbert Pluschke1203
Norbert Pluschke1203
采用Semitrans5并联的 电平逆变器的一相 并联的3电平逆变器的一相 采用 并联的
配SKYPER的Semitrans 5并联
Norbert Pluschke1203
SKiM 4
3电平模块 电平模块600V/650V/1200V 电平模块
-
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N
+
AC
电流可达600A
3000
Power losses versus switching frequency at cos(phi)=1 开关频率在功率因数=1时的功率损耗 开关频率在功率因数 时的功率损耗
2500
Power losses [W]
2000 1500 1000 500 0 1 3 5 7 10 12 15 17 20 switching frequency f_sw [kHz] 2L 3L NPC 3L NPC2
8 Norbert Pluschke1203
28.03.2012
SKiM4 NPC型和 型和T-NPC 型拓扑结构 – 对比 型和
3电平拓扑结构是高开关频率应用的最佳选择 当开关频率高于3-5kHz相比 电平的拓扑结构损耗更低 相比2电平的拓扑结构损耗更低 当开关频率高于 相比 更低的总谐波失真 - 更低的滤波器成本 TNPC型 型更容易控制(没有停机序列 没有停机序列) 比NPC 型更容易控制 没有停机序列 型和TNPC 型可以交换使用 与 NPC型开关模式一致 => NPC型和 型开关模式一致 型和 是直流电压达到900V (1200V/650V 设备 ，开关频率在 3到15kHz的 设备) 是直流电压达到 到 的 最佳选择. 最佳选择 仅限直流电压为1100V的1700V/1200V 的设备。 的设备。 仅限直流电压为 的 NPC型 开关频率高于15kHz 的优点 开关频率高于 适用于直流电压达到1600V 的1200V 设备 (电压达到 电压达到1700V 超过最大范围 适用于直流电压达到 电压达到 的设备在TNPC 型的配置). 的设备在
Norbert Pluschke1203
不同拓扑结构的对比
NPC 型拓扑结构
T-NPC 型拓扑结构
2电平拓扑结构
Norbert Pluschke1203
不同电压等级的配置
采用 600V的IGBT替代650V的IGBT
所有IGBT的阻 断电压为600V
IGBT的阻断电 压为1200V
IGBT的阻断电 压为600V
March 2012
Norbert Pluschke1203
1
赛米控的标准IGBT模块 模块 赛米控的标准
GB – 结构
Norbert Pluschke1203
赛米控的3电平 赛米控的 电平IGBT模块 电平 模块
NPC 型
T-NPC型 型
Norbert Pluschke1203
用于太阳能变流器的不同拓扑结构
Norbert Pluschke1203
14 2012-3-28
采用Semitrans 5的3电平 电平IGBT 变流器 采用 的 电平
Norbert Pluschke1203
采用Semitrans5的带有双升电路的 电平变流器 的带有双升电路的3电平变流器 采用 的带有双升电路的
SEMITRANS 5 – 电流可达300A
40
60
80
100
150
250
10
SEMITOP® - 3电平 电平IGBT模块 电平 模块
3相逆变器
仅适用3个模块
…电流可达 电流可达150A! 电流可达
Norbert Pluschke1203
3电平 电平IGBT在MiniSKiiP 技术中的应用 电平 在
电流可达200A
无需焊接，便于安装，可靠性高
3x IGC99 T120 T6RM 3x SKCD53 C120 I4F 2x IRGC4147
0,750
0,700
2x SKCD42 C065 I4F VDC=800V
0,650
VAC=400V IAC=200A
0,600 1 3 5 7 10 12 15 17 20 switching frequency f_sw [kHz]
非常低的开关损耗
采用适配板并联操作
Norbert Pluschke1203
SEMiX并联的大功率太阳能变流器 并联的大功率太阳能变流器
2 个Semix并联
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技术并联的半桥– 电平拓扑结构 采用 SKiiP 技术并联的半桥 2电平拓扑结构
SKiiP 半桥和电容以及风冷散热器 SKiiP3 – 4-fold - - - - - - 电流可达 电流可达2400A SKiiP4 - -6-fold----------- 电流可达3600A 电流可达
9 Norbert Pluschke1203
28.03.2012
赛米控3电平 赛米控 电平IGBT模块系列 电平 模块系列
600V 20A 150A 300A
650V / 1200V 200A [kVA]
5
Norbert Pluschke1203
600A
7 Norbert Pluschke1203
28.03.2012
SKiM4 NPC型和 型和T-NPC 型三电平拓扑结构 应用范围 型三电平拓扑结构型和
当开关频率在13KHz左右，TNPC型拓扑结构产生的损耗更小
1,100
650V NPC型和1200V/650V TPC型对比 Comparison 650V NPC versus 1200V/650V TNPC
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Semitrans 5 -3电平拓扑结构 电平拓扑结构
电流可达300A
Norbert Pluschke1203
13 2012-3-28
采用Semitrans 5的3电平逆变器母排的设计 采用 的 电平逆变器母排的设计
+DC -DC 中性点 记得安装吸收电容!!! 记得安装吸收电容
24 28.03.2012
2电平 电平IGBT的拓扑结构 电平 的拓扑结构
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2 个 Trench T4的Semix采用 的 采用SKYPER 42并联 并联 采用
Norbert Pluschke1203
并联)的半桥 采用 SEMiX 和SKYPER 42 (并联 的半桥 并联
28.03.2012
新的3电平模块的输出功率 新的 电平模块的输出功率 – SKiM300MLI12E4
NPC型可以配备1200V IGBT 并且直流母线电压可以达到 1600V
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SKiM4 T-NPC型产品用 600V/650V/1200V 阻断电压 型产品用
1,050
NPC型 Lower 损耗更 losses at 低 NPC
1,000
0,950
Lower TNPC losses at 型 TNPC 损耗更
低
cos(phi)=1
P_V_TNPC / P_V_NPC
0,900
0,850
cos(phi)=-1 cos(phi)=0,7
0,800
cos(phi)=-0,7
Norbert Pluschke1203
NPC型与 型与TNPC型的对比 型与 型的对比
半导体数量 控制信号 (PWM 脉冲) 关断顺序 无端子的电势 换流路径 最大电压等级 10 (4 x IGBT, 4 x FWD, 2 x CD) 8 x IGBT, 4 x FWD) (4
同样的控制信号 关断顺序：外部IGBT先关 断，内部的IGBT后关断 2 (E1 和 E3) 2 短和2长 VDCmax=1500V VACmax=1000V (with 1200V chips) 没有关断顺序 (任何时间都可以关断) 没有 所有路径一致 VDCmax=1100V VACmax=690V (with 1700V chips)