NPC2三电平拓扑横管过压保护开关逻辑
时间: 2024-06-02 14:54:10 | 作者: 乐鱼登录入口登录
设计中应用十分普遍。由下图能够正常的看到,NPC2由四个开关管构成,包含竖管T1/T4,横管T2/T3。
在市电异常或者逆变器系统故障时,逆变器要不要特殊的开关逻辑,对NPC2拓扑中的横管进行过压保护呢?
当市电异常时,逆变器启动保护机制,如下图,从波形上看,T1与T2同时开始关断,但因为H5芯片开关速度天然比CS6快很多,即使在关断电阻T2>
T1的情况下(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先关断。从波形上看,T2的Vce电压平台维持在780Vdc附近,持续了50us。对于800V母线V的电压平台已经远超于器件的最大CE耐压。虽然下面波形图的管子还没有损坏,但是这在设计中绝对不允许的,需要把电压降低至合理的水平。
对于这样的一种情况,可能的原因是,线路上杂散电容Cs(或者RC吸收电路上的电容Cs)的电荷无法释放造成。
如上图,Cs模拟杂散电容(或者RC吸收电容),以正半周为例,T2比T1先关断:
左图T1,T2开通T3的电容(Cs)会被充电,电压在+Bus,中图当T2先关断时,Cs的电荷的泄放回路被切断,Cs电压会维持在+Bus,右图当T1关断时,输出电感电流通过T4的二极管续流,AC输出的点会被嵌位到-Bus。从而T2 CE两端电压会在+Bus和-Bus之间,总电压会是2倍Bus,远超横管常用的1倍Bus电压的器件选型。
如上图,左图,T1开通时,Cs电压为+Bus。中图,当T1先关断,因为T2还在开通,电感在续流情况下,电流会从中点流向AC输出端,Cs电容上的电压会被释放掉至0。右图,当T2关断时,电流通过T4二极管续流,AC输出端被嵌位在-Bus。在T2CE两端的电压为0和-Bus。总电压是1倍Bus电压。与第一种情况相对,T2上电压会减少一半。T2没有过压的风险。
第二次测试,减小T1 Rg=10ohm,维持T2 Rg=40ohm,从下面的波形能够准确的看出,T1Vge下降速度比T2Vge下降速度要快,T1比T2先关断,T2 Vce电压平台会维持在390Vdc附近,大约为1/2母线电压。可以得知此方法对减少T2过压有很好的效果。
从上述的分析和实验可知,当横管杂散电容较大(或有RC吸收电路)时,在市电异常或者逆变器系统故障时,逆变器需要加入横管的延时关断策略,以减少横管过压的风险发生。
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