T型三電平換流過程分析

IGBT模塊T型三電平拓撲換流過程分析及測試方法IGBT模塊T字型-三電平電路拓撲和狀態(tài)表：T字型-三電平電路拓撲1）拓撲中共有4只IGBT，4只二極管，還有電容組C1和C2；假設(shè)正負母線電壓均等，都是Vdc。2）將T1，T2，T3，T4的狀態(tài)用1和0分別表示，1表示開通，0表示關(guān)斷。T字型-三電平電路狀態(tài)表1）狀態(tài)采用16進制表示；2）穩(wěn)定模態(tài)有3種：C，6，3；3）死區(qū)狀態(tài)有2種：4，2。死區(qū)狀態(tài)的切換用黃色部分表示。狀態(tài)循環(huán)和電流流向：在該拓撲中，IGBT的所有開關(guān)狀態(tài)的切換是循環(huán)的過程。在該拓撲中，電流的流向分為兩種情況：朝內(nèi)-藍色箭頭所示；朝外-紅色箭頭所示。由于這兩種情況是對偶關(guān)系，所以在以下的分析中，我們假定電流流向朝外（紅色箭頭）。狀態(tài)C-1100：狀態(tài)C-1100-->狀態(tài)4-0100：狀態(tài)4-0100-->狀態(tài)6-0110：狀態(tài)6-0110-->狀態(tài)2-0010：狀態(tài)2-0010-->狀態(tài)3-0011：狀態(tài)3-0011-->狀態(tài)2-0010：狀態(tài)2-0010-->狀態(tài)6-0110：狀態(tài)6-0110-->狀態(tài)4-0100：狀態(tài)4-0100-->狀態(tài)C-1100：小結(jié)：經(jīng)過以上對三電平拓撲中每個切換過程的分析，可以得出如下結(jié)論：IGBT部分：1）電流朝外流時：T1(C-->4)，T2(6-->2)在關(guān)斷時會有電壓尖峰。2）電流朝內(nèi)流時：T3(6-->4)，T4(3-->2)在關(guān)斷時會有電壓尖峰。3）T1~T4在關(guān)斷時產(chǎn)生的電壓尖峰，都是基于半個母線電壓Vdc。但是由于T1管和T4管的阻斷電壓高，所以T1管和T4管的關(guān)斷電壓應(yīng)力風(fēng)險相對較低；而T2管和T3管是低壓管，所以T2管和T3管的關(guān)斷電壓應(yīng)力相對較大，這點需要特別注意。二極管部分：1）電流朝外流時：D3，D4有續(xù)流。D3(4-->C)，D4(2-->6)反向恢復(fù)。2）電流朝內(nèi)流時：D1，D2有續(xù)流。D1(4-->6)，D2(2-->3)反向恢復(fù)。3）高阻斷電壓D1管和D4管在反向恢復(fù)時，是基于半個母線電壓Vdc，所以產(chǎn)生的峰值功率也相對較??；但是D2管和D3管由于阻斷電壓較低，在基于半個母線電壓Vdc反向恢復(fù)時，產(chǎn)生的峰值功率會相對較大，這點需要特別注意。雙脈沖測試：1）經(jīng)過以上分析，我們知道T字型-三電平拓撲中四只IGBT都會存在關(guān)斷電壓尖峰，四只二極管都存在反向恢復(fù)行為。2）為了確保系統(tǒng)中所有器件的安全性，我們需要利用雙脈沖測試對各個器件進行評估。雙脈沖測試-T3&D1：1）在“1”和“AC"之間加入電感L。2）T1，T2，T4常關(guān)。3）給T3管發(fā)雙脈沖。4）用示波器觀測T3管的開關(guān)行為，和D1管的反向恢復(fù)行為。5）藍色路徑表示IGBT電流。6）綠色路徑代表二極管續(xù)流電流。雙脈沖測試-T1&D3：1）在“0”和“AC"之間加入電感L。2）T3，T4常關(guān)，T2常開。3）給T1管發(fā)雙脈沖。4）用示波器觀測T1管的開關(guān)行為，和D3管的反向恢復(fù)行為。5）藍色路徑表示IGBT電流。6）綠色路徑代表二極管續(xù)流電流。雙脈沖測試-T2&D4：1）在“AC”和“-1"之間加入電感L。2）T1，T3，T4常關(guān)。3）給T2管發(fā)雙脈沖。4）用示波器觀測T2管的開關(guān)行為，和D4管的反向恢復(fù)行為。5）藍色路徑表示IGBT電流。6）綠色路徑代表二極管續(xù)流電流。雙脈沖測試-T4&D2：1）在“0”和“AC"之間加入電感L。2）T1和T2常關(guān)，T3常開。3）給T4管發(fā)雙脈沖。4）用示波器觀測T4管的開關(guān)行為，和D2管的反向恢復(fù)行為。5）藍色路徑表示IGBT電流。6）綠色路徑代表二極管續(xù)流電流。短路測試：短路測試的測評，按照短路電流從高電位至低電位的流向，我們把短路測試分為如下三種：1，"1"-->"0"2，"0"-->"-1"3，"1"-->"-1"短路測試"1"-->"0"：1）在"1"和"AC"之間加入“短粗”的銅排。2）T1管常關(guān)，T2管常關(guān)，T4管常關(guān)，給T3管發(fā)單脈沖。3）用示波器觀察T3管的退飽和行為和驅(qū)動板短路保護功能。短路測試"0"-->"-1"：1）在"AC"和"-1"之間加入“短粗”的銅排。2）T1管常關(guān)，T3管常關(guān)，T4管常關(guān)，給T2管發(fā)單脈沖。3）用示波器觀察T2管的退飽和行為和驅(qū)動板短路保護功能。短路