ZHCAC32 September 2020
#GUID-ADBBEFDB-D300-49F2-ABB0-036F84EF76FC 所示為中性點(diǎn)鉗位 轉(zhuǎn)換器的基本拓?fù)?。這與之前看到的單相 NPC 多級拓?fù)漕愃?,該拓?fù)湟褦U(kuò)展到三個相位,在這三個相位中,該拓?fù)涞乃虚_關(guān)只需阻斷一半的總線電壓即可。因此,在目前討論的所有拓?fù)渲?,器件上的電壓?yīng)力最低。因此,可以根據(jù)功率級別、成本和目標(biāo)效率,在多個平臺之間輕松擴(kuò)展此拓?fù)?,以便使?SiC、GaN 和 Si MOSFET 實現(xiàn)。
由于只需切換一半的電壓,這也將 MOSFET 中的開關(guān)損耗減少了一半,因此可以使用 600V 元件而不是 1200V 類型。除此之外,在 600V 技術(shù)中,元件的可用速度比 1200V 快得多。這可進(jìn)一步降低開關(guān)損耗。中性點(diǎn)鉗位 拓?fù)鋵⒕哂休^低的輸出電流紋波和一半的輸出電壓瞬態(tài)。這將減少濾波電感器中的濾波和隔離工作。因此,我們可以實現(xiàn)高功率密度,同時降低調(diào)節(jié)電流波形 THD 所需的電感。多級轉(zhuǎn)換器不僅會產(chǎn)生干擾非常小的輸出電壓,還可以更大限度地減小器件上的 dv/dt 應(yīng)力,從而減少電磁干擾 (EMI) 問題。此外,由于開關(guān)損耗更小且效率更高,此拓?fù)溥€提供雙向功率傳輸,是高于 50kHz 開關(guān)頻率的首選。
一個特殊的缺點(diǎn)是需要大量的功率半導(dǎo)體開關(guān)。盡管額定電壓較低的開關(guān)可用于多級轉(zhuǎn)換器,但每個開關(guān)都需要一個連接的柵極驅(qū)動電路,而且隨著器件數(shù)量的增加,控制也變得非常復(fù)雜。由于此拓?fù)渫瑫r使用有源半導(dǎo)體開關(guān)和二極管,因此它們在功率級和熱管理中的不對稱損耗分布可能非常具有挑戰(zhàn)性。在許多情況下,為了實現(xiàn)更對稱的損耗分布,NPC 拓?fù)涞亩O管被有源開關(guān)所取代。這將產(chǎn)生有源中性點(diǎn)鉗位 (ANPC) 轉(zhuǎn)換器拓?fù)?,?a xmlns:opentopic="http://www.idiominc.com/opentopic" class="xref" href="#GUID-A850324F-E470-46A6-AAF1-84E54EE89E29">#GUID-A850324F-E470-46A6-AAF1-84E54EE89E29 所示。此外,由于所有開關(guān)上的阻斷電壓降低,因此氮化鎵 (GaN) 可用于此拓?fù)渲械母哳l開關(guān),從而提高轉(zhuǎn)換器的效率和功率密度。