基于相同的寄生參數(shù)，僅僅是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同（傳統(tǒng)半橋三相逆變器&I型三電平三相逆變器）

傳統(tǒng)半橋型三相逆變器的傳導(dǎo)EMI特性模擬

I型三電平三相逆變器的傳導(dǎo)EMI特性模擬

兩者之間的對(duì)比

作為器件本身，IGBT就是應(yīng)用在高壓領(lǐng)域的開關(guān)器件。

現(xiàn)在各大廠的IGBT為了減小開關(guān)損耗，不斷加快IGBT的Ton及Toff。

伴隨這開關(guān)動(dòng)作的發(fā)生，伴隨著的即是dV/dt以及dI/dt的快速變化。

而IGBT是連接到散熱器上的，通過散熱器形成了一個(gè)個(gè)寄生電容，這就是耦合的通路。

特別是三電平，IGBT的數(shù)量增多了，開關(guān)切換的復(fù)雜性增加了，增大了被騷擾的可能性。不僅僅傳導(dǎo)也包括輻射。

因此在設(shè)計(jì)三電平逆變器IGBT的驅(qū)動(dòng)器時(shí)必須在EMI方面多下功夫。

兄弟，您好，十一期間帶老婆到處逛逛，回復(fù)得較晚，勿怪！

是的，這是離網(wǎng)測(cè)試的波形。我從450V母線一直測(cè)試到860V母線，期間關(guān)注各個(gè)IGBT的Vce和Vge波形。并抓了線電壓的波形。

中點(diǎn)平衡問題也困惑了我很久。首先，必須得想清楚中點(diǎn)電位跳躍是什么原因造成的？我的系統(tǒng)是T型三電平，以這個(gè)系統(tǒng)來說明。最根本的原因是因?yàn)?#與4#的中點(diǎn)，也即是負(fù)載輸出點(diǎn)的電平是隨著1#與4#的開關(guān)動(dòng)作而在+Vbus/2與-Vbus/2之間不停地跳躍。我的解決辦法是一個(gè)系統(tǒng)性的處理。

兄弟，我做的就是T型，I型用二極管鉗位導(dǎo)致充放電回路不一致，會(huì)帶來比較麻煩的EMI問題。

而且從理論上分析，T型只有1#與4#管走功率，2#與3#只是角度補(bǔ)償。因此損耗基本都發(fā)生在1#與4#上。

而I型1#、2#、3#與4#都要過功率。再加上鉗位二極管的損耗，因此I型三電平的效率并沒有T型好。

目前T型是三電平的主流。

不知兄臺(tái)可否貼上并網(wǎng)電流波形，欣賞一下，呵呵！

另，請(qǐng)問兄臺(tái)為何開發(fā)125KW的光伏逆變器機(jī)型？效率比兩電平的更高？還是體積更小成本更低？還是想以后多臺(tái)并聯(lián)做500KW??？

在提高了開關(guān)管的開關(guān)頻率之后，三電平效率肯定比兩電平更高。損耗要小。

發(fā)熱也會(huì)小一些，熱設(shè)計(jì)可以做得更緊湊，用更小的結(jié)構(gòu)或散熱器。

三電平在高頻下有優(yōu)勢(shì)。

且由于諧波含量小，濾波器也可以做小一些。

總體來說，有兩大優(yōu)勢(shì)：諧波含量小、成本。

  我測(cè)量R與S相電感前的電壓，怎與兄臺(tái)的不同??

我覺得，從你這個(gè)波形來看，中點(diǎn)不平衡很明顯，呈波浪狀抖動(dòng)。

此外，您的IGBT的Vce諧振也可能比較劇烈。

您的最大功率是多少？母線電壓在什么范圍變化？額定電壓是多少？

根據(jù)你的測(cè)試波形，你的母線應(yīng)該不止你說的這么多。

應(yīng)該有700V左右母線了。

你這不是微型光伏逆變器吧？？

不知兄臺(tái)的三電平逆變器最高效率和歐洲效率能到多少呢？呵呵！

評(píng)介一個(gè)逆變器效率好壞，主要看以下幾個(gè)地方：

我指的是中大功率逆變器，小功率逆變器這方面要好做很多。

1、母排的設(shè)計(jì)導(dǎo)致的功率損失，這其中主要包括電阻性能量損失。如果母排設(shè)計(jì)不合理的話，母排上會(huì)有較強(qiáng)臨近效應(yīng)以及集膚效應(yīng)，導(dǎo)致功率母排的某些地方電流密度過大，會(huì)加劇功率損失。同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致雜散電感過大。目前國內(nèi)對(duì)母排進(jìn)行系統(tǒng)性研究的人比較少，可以從我的測(cè)試結(jié)果看得出來，我處理得很合理。波形均很方正。；

2、由于雜散電感的存在會(huì)導(dǎo)致諧振，帶來的能量損失也不能忽略。這是很多工程師應(yīng)用開關(guān)管，特別是IGBT模塊時(shí)沒有注意的地方。我的波形基本上都是方波，諧振已經(jīng)被我用一些方法抑制住了。我的測(cè)試系統(tǒng)是沒有加任何的IGBT吸收電容的，這樣也可以節(jié)省一些能量；

3、還有另外一些造成能量損失的原因，與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及算法相關(guān)。

4、盡量減少一些寄生參數(shù)的影響，比如寄生電容也會(huì)造成能量損失。

這幾個(gè)主要的方面處理好了，效率不是太大的問題。很多問題，突破了一點(diǎn)，特別是開關(guān)器件的應(yīng)用突破，后面的很多問題，比如EMI、安規(guī)設(shè)計(jì)、環(huán)境適應(yīng)性、熱設(shè)計(jì)、效率、波形畸變率等等都好做得多。

設(shè)計(jì)者最好有全套的硬件及系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，這樣做逆變器將會(huì)事半功倍。

掌握合理的仿真工具將大大加速研制進(jìn)程。推薦Saber和Psim工具。很多工程師喜歡用Matlab工具，個(gè)人該工具比較適合算法模擬，不太適合模擬實(shí)際電路。

呵呵，老兄，你就放心吧。

三電平要體現(xiàn)出相對(duì)兩電平的優(yōu)勢(shì)就是提高開關(guān)頻率。損耗相對(duì)小，效率自然有提高的空間。

我不說我的產(chǎn)品，因?yàn)楸Ｃ?，?qǐng)理解。

根據(jù)歐洲反饋回來的情況，效率要比兩電平高0.5至1個(gè)百分點(diǎn)。如果處理得好的話，還有提升空間。

就如同我說的，提高效率就要減少無謂的損耗，損耗又最主要在IGBT上面，這方面可做的文章很多。

另外，在歐美三電平已經(jīng)是主流了。

在未來很多行業(yè)里，三電平必將取代傳統(tǒng)兩電平。

I型有個(gè)最大的問題，由于管子采用600V左右的管子，當(dāng)高壓時(shí)比較容易出現(xiàn)分壓不均導(dǎo)致管子失效，這是采用I字型最大的問題，需要在調(diào)制及硬件上進(jìn)行仔細(xì)處理才能避免。但總會(huì)有類似隱患。而采用T字型架構(gòu)，最大的好處是采用1200V管子，不會(huì)出現(xiàn)電壓失效問題。

目前采用T字型的架構(gòu)才是主流趨勢(shì)。

中小功率要好做得多，主要是電流密度較小，20KW光伏逆變器的母線電壓大概在300-400V，電壓變化率以及電流變化率也不大，很多問題不太嚴(yán)酷，要好做一些，工程師很大部分考慮的是成本控制。

如果把母線電壓調(diào)整到更高電壓，很多問題就會(huì)暴露出來的。

I型的問題主要在幾個(gè)方面：

1、I型有長換流回路和短環(huán)流回路，設(shè)計(jì)時(shí)雜散電感與電壓尖峰的問題較難消除，容易造成嚴(yán)重的EMC問題，T型三電平只有一個(gè)換流回路，要好處理一些；

2、I型關(guān)斷時(shí)必須先關(guān)外管，再管內(nèi)管，如果次序錯(cuò)誤，容易造成損壞；

3、I型一個(gè)橋臂里面有四個(gè)IGBT和兩個(gè)二極管，且均要過功率，因此當(dāng)頻率低于16KHz時(shí)，效率沒有T型三電平高。當(dāng)頻率高于16KHz時(shí)，I型比T型效率高；

4、由于I型要提高效率則必須提高頻率，這樣損耗相對(duì)就提高了，熱設(shè)計(jì)代價(jià)會(huì)比較大；

如果系統(tǒng)已經(jīng)解決了中點(diǎn)平衡問題，炸機(jī)的可能性會(huì)很低的。

當(dāng)然最好有軟件采取控制措施的話，就有雙保險(xiǎn)。

硬件沒調(diào)好，只單純靠軟件控制措施來抑制中點(diǎn)電位不平衡的話（實(shí)際就是控制幾個(gè)IGBT的開關(guān)，三電平本身是靠這兩個(gè)IGBT的開關(guān)調(diào)配來進(jìn)行角度補(bǔ)償?shù)模┕倘荒芤欢ǔ潭壬弦种浦悬c(diǎn)電位的抖動(dòng)，但是治標(biāo)不治本。后果是打亂了三電平角度補(bǔ)償?shù)墓δ?，?huì)造成諧波增加，這與使用三電平的初衷相違。

1.沒有這么復(fù)雜的回路考慮，只需要采用正確的PWM調(diào)制，同時(shí)PCB layout時(shí)注意分布，一般情況下，電壓尖峰情況不會(huì)出現(xiàn)。

2.開通時(shí)先開內(nèi)管，再開外管，關(guān)斷時(shí)先關(guān)外管，再關(guān)內(nèi)管，這些都是最基本的次序，但是有時(shí)在正常運(yùn)行時(shí)，由于市電變化導(dǎo)致的管子切換，這才是最復(fù)雜的，也是最難找到的隱形炸機(jī)問題，所以需要對(duì)PWM進(jìn)行處理。

3.要想效率達(dá)到最高，甚至可以IGBT與mos互用這種方法