INPC拓扑结构,一般的,INPC由4个IGBT和4个体二极管加2个续流二极管组成,INPC能承受VDSmax=1500V,参考图1。INPC拓扑输出电流方向:INPC输出三相交流电流ia, ib, ic, 电流方向只有正负,不允许ia, ib, ic同时为正和同时为负。以下为电流流向所有可能发生的状态,参考图2。
图1 INPC拓扑结构
图2 INPC拓扑结构电流流向所有可能发生的状态
图3 INPC 输出电压方向可能状态
INPC的IGBT规格选型,如图4,四个电源端子将模块连接到AC和DC-link:DC+、DC-和N(中性)。所述DC-link分裂为两个对称的半连在一起的串联部分;上半部分连接DC+和N,下半部分连接N和DC-。滤波电容C1, C2, 主要功能是滤平输入电路的电压纹波,当负载变化时,使直流电压平稳。
在3L INPC应用中,当母线电压最大DC-link电压是800 VDC,IGBT选型使用650V IGBT,当母线电压1500 VDC,IGBT选型使用1200V IGBT,当母线电压2400 VDC,IGBT选型使用1700V IGBT。
图4 INPC拓扑图
INPC允许/潜在性的破坏性/破坏性的工作状态:
INPC允许的工作状态:
INPC潜在性的破坏性状态:
INPC破坏性状态:
INPC的4个工作过程如下:
工作过程1,开关在T1和D5之间来回变化;当T1接通时,电流从直流DC+通过T1和T2流向交流端子。T1关断时,电流向箝位二极管D5换向;现在电流从N经过D5,从T2到AC,T2一直开着。模块的上半部分电压电流波形如图5所示,电压和电流都是正的。
图5 INPC工作过程1示意图
工作过程2,在模块的上半部分的D5/T2和下半部分的D3/D4之间来回转换。如图6所示。
现在电流从N经过D5,从T2到AC,T2一直开着。DC- 经过T3/T4的体二极管到AC。整个设备的这种换向是由于在工作区域中电流仍然是正的(从DC-link流向负载),而输出电压是负的。
图6 INPC工作过程2示意图
工作过程3,换相路径在模块下半部分的工作区域3处于活动状态,如图7所示。输出电流和电压为负。换相在T4和D6之间来回;只要T4接通电源,电流就从T3和T4的交流端子流向DC。T4断路时,电流向箝位二极管D6换向;新的传导路径是从AC经过T3和D6到N。T3一直处于开启状态。
图7 INPC工作过程3示意图
工作过程4,负电流的长换相路径在整个器件的下半部分的D6/T3和上半部分的D1/D2之间来回变化,如图8所示。
AC经过T3,D6到DC-,T3关断后再转到AC经过T1/T2的体二极管回到DC+。工作区域4的长换向带有负的输出电流(从交流输出)端子朝向DC-link)和正电压。
图8 INPC工作过程4示意图
总结:上文介绍了INPC拓扑工作过程及原理。INPC拓扑主要应用于工商业/电厂三相逆变器,支持1100V/1500V的直流母线,应用功率范围可以覆盖100KW-500KW。
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