T型三电平工作过程.pdf

IGBT 模块 T 型三电平拓扑换流过程分析及测试方法 T 字型 -三电平电路拓扑和状态表： T 字型 -三电平电路拓扑 1 ）拓扑中共有 4 只， 4 只二极管，还有电容组 C1 和 C2 ；假设正负母线电压均等，都是 Vdc 。 2 ）将 T1 ，T2 ，T3 ，T4 的状态用 1 和 0 分别表示， 1 表示开通， 0 表示关断。 T 字型 -三电平电路状态表 1 ）状态采用 16 进制表示； 2 ）稳定模态有 3 种： C，6 ，3 ； 3 ）死区状态有 2 种： 4 ，2 。死区状态的切换用黄色部分表示。 状态循环和电流流向： 在该拓扑中， IGBT 的所有开关状态的切换是循环的过程。 在该拓扑中，电流的流向分为两种情况： 朝内 - 蓝色箭头所示； 朝外 - 红色箭头所示。 由于这两种情况是对偶关系，所以在以下的分析中，我们假定电流流向朝外（红色箭头）。 状态 C-1100 ： 状态 C-1100-- 状态 4-0100 ： 状态 4-0100-- 状态 6-0110 ： 状态 6-0110-- 状态 2-0010 ： 状态 2-0010-- 状态 3-0011 ： 状态 3-0011-- 状态 2-0010 ： 状态 2-0010-- 状态 6-0110 ： 状态 6-0110-- 状态 4-0100 ： 状态 4-0100-- 状态 C-1100 ： 小结： 经过以上对三电平拓扑中每个切换过程的分析，可以得出如下结论： IGBT 部分： 1 ）电流朝外流时： T1(C--4) ，T2(6--2) 在关断时会有电压尖峰。 2 ）电流朝内流时： T3(6--4) ，T4(3--2) 在关断时会有电压尖峰。 3 ）T1~T4 在关断时产生的电压尖峰， 都是基于半个母线电压 Vdc 。但是由于 T1 管和 T4 管的阻断电压高， 所以 T1 管和 T4 管的关断电压应力风险相对较低；而 T2 管和 T3 管是低压管，所以 T2 管和 T3 管的关断 电压应力相对较大，这点需要特别注意。 二极管部分： 1 ）电流朝外流时： D3 ，D4 有续流。 D3(4--C) ，D4(2--6) 反向恢复。 2 ）电流朝内流时： D1 ，D2 有续流。 D1(4--6) ，D2(2--3) 反向恢复。 3 ）高阻断电压 D1 管和 D4 管在反向恢复时， 是基于半个母线电压 Vdc ，所以产生的峰值功率也相对较小； 但是 D2 管和 D3 管由于阻断电压较低，在基于半个母线电压 Vdc 反向恢复时，产生的峰值功率会相对较 大，这点需要特别注意。 双脉冲测试： 1 ）经过以上分析，我们知道 T 字型 - 三电平拓扑中四只 IGBT 都会存在关断电压尖峰，四只二极管都存在 反向恢复行为。 2 ）为了确保系统中所有器件的安全性，我们需要利用双脉冲测试对各个器件进行评估。 双脉冲测试 -T3D1 ： 1 ）在“ 1”和“ AC 之间加入电感 L 。 2 ）T1 ，T2 ，T4 常关。 3 ）给 T3 管发双脉冲。 4 ）用示波器观测 T3 管的开关行为，和 D1 管的反向恢复行为。 5 ）蓝色路径表示 IGBT 电流。 6 ）绿色路径代表二极管续流电流。 双脉冲测试 -T1D3 ： 1 ）在“ 0 ”和“ AC 之间加入电感 L 。 2 ）T3 ，T4 常关， T2 常开。 3 ）给 T1 管发双脉冲。 4 ）用示波器观测 T1 管的开关行为，和 D3 管的反向恢复行为。 5 ）蓝色路径表示 IGBT 电流。 6 ）绿色路径代表二极管续流电流。 双脉冲测试 -T2D4 ： 1 ）在“ AC ”和“ -1 之间加入电感 L。 2 ）T1 ，T3 ，T4 常关。 3 ）给 T2 管发双脉冲。 4 ）用示波器观测 T2 管的开关行为，和 D4 管的反向恢复行为。 5 ）蓝色路径表示 IGBT 电流。 6 ）绿色路径代表二极管续流电流。 双脉冲测试 -T4D2 ： 1 ）在“ 0 ”和“ AC 之间加入电感 L 。 2 ）T1 和 T2 常关， T3 常开。 3