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          NPC2三電平拓?fù)錂M管過壓保護(hù)開關(guān)邏輯

          作者: 時間:2023-11-28 來源: 收藏

          三電平拓?fù)湟驗槠湫矢?,諧波含量低,在光伏逆變器設(shè)計中應(yīng)用非常廣泛。由下圖可以看到,由四個開關(guān)管構(gòu)成,包含豎管T1/T4,橫管T2/T3。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202311/453351.htm

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          在市電異?;蛘吣孀兤飨到y(tǒng)故障時,逆變器是否需要特殊的開關(guān)邏輯,對拓?fù)渲械臋M管進(jìn)行呢?

          我們以橫管T2/3采用50A 650V H5 IGBT IKW50N65H5,豎管T1/4為40A 1200V S6 IGBT IKW40N120CS6為例子。

          當(dāng)市電異常時,逆變器啟動保護(hù)機(jī)制,如下圖,從波形上看,T1與T2同時開始關(guān)斷,但因為H5芯片開關(guān)速度天然比CS6快很多,即使在關(guān)斷電阻T2>T1的情況下(T2 Rg=40ohm,T1 Rg=20ohm),T1的Vge下降速度依然比T2的Vge下降速度要慢,T2先關(guān)斷。從波形上看,T2的Vce電壓平臺維持在780Vdc附近,持續(xù)了50us。對于800V母線系統(tǒng),NPC2拓?fù)?,橫管最好用650V器件,其損耗比1200V低,但780V的電壓平臺已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過器件的最大CE耐壓。雖然下面波形圖的管子還沒有損壞,但是這在設(shè)計中絕對不允許的,需要把電壓降低至合理的水平。

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          對于這種情況,可能的原因是,線路上雜散電容Cs(或者RC吸收電路上的電容Cs)的電荷無法釋放造成。

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          如上圖,Cs模擬雜散電容(或者RC吸收電容),以正半周為例,T2比T1先關(guān)斷:

          左圖T1,T2開通T3的電容(Cs)會被充電,電壓在+Bus,中圖當(dāng)T2先關(guān)斷時,Cs的電荷的泄放回路被切斷,Cs電壓會維持在+Bus,右圖當(dāng)T1關(guān)斷時,輸出電感電流通過T4的二極管續(xù)流,AC輸出的點(diǎn)會被嵌位到-Bus。從而T2 CE兩端電壓會在+Bus和-Bus之間,總電壓會是2倍Bus,遠(yuǎn)超橫管常用的1倍Bus電壓的器件選型。

          如果,改變T1,T2的關(guān)斷時序,T1比T2先關(guān)斷:

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          如上圖,左圖,T1開通時,Cs電壓為+Bus。中圖,當(dāng)T1先關(guān)斷,因為T2還在開通,電感在續(xù)流情況下,電流會從中點(diǎn)流向AC輸出端,Cs電容上的電壓會被釋放掉至0。右圖,當(dāng)T2關(guān)斷時,電流通過T4二極管續(xù)流,AC輸出端被嵌位在-Bus。在T2CE兩端的電壓為0和-Bus??傠妷菏?倍Bus電壓。與第一種情況相對,T2上電壓會減少一半。T2沒有過壓的風(fēng)險。

          仿真驗證:

          以PLECS仿真軟件,搭建上圖的線路。以T2先于T1關(guān)斷,和T2延后T1關(guān)斷兩種情況來進(jìn)行仿真。

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          上圖當(dāng)T2比T1先關(guān)斷,三通道T2 Vce=800V.

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          上圖當(dāng)T1比T2先關(guān)斷,三通道T2 Vce=400V.

          實驗驗證:

          第二次測試,減小T1 Rg=10ohm,維持T2 Rg=40ohm,從下面的波形可以看出,T1Vge下降速度比T2Vge下降速度要快,T1比T2先關(guān)斷,T2 Vce電壓平臺會維持在390Vdc附近,大約為1/2母線電壓??梢缘弥朔椒▽p少T2過壓有很好的效果。

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          從上述的分析和實驗可知,當(dāng)橫管雜散電容較大(或有RC吸收電路)時,在市電異?;蛘吣孀兤飨到y(tǒng)故障時,逆變器需要加入橫管的延時關(guān)斷策略,以減少橫管過壓的風(fēng)險發(fā)生。

          作者:何通  來源:英飛凌



          關(guān)鍵詞: NPC2 過壓保護(hù)

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