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  

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：

1. 所有的IGBTs处于关断状态
2. 每个T2或T3可能单独开启
3. 每两个相邻的IGBTs开启 (T1/T2, T2/T3, T3/T4)

INPC潜在性的破坏性状态：

1. T1或T4单独或同时开启或强迫开启
2. 两个不相邻 IGBTs开启 (T1/T3或T2/T4)
3. 潜在性的破坏性结果取决于应用于其他阶段分支模块的切换模式

INPC破坏性状态：

1. 两个相邻及连续三个IGBTs开启，会导致一个关断的IGBT要承受母线的耐压而造成击穿
2. 不相邻IGBTs开启（T1/T2/T4 → 满DC-link电压适用于T3，T3击穿；T1/T3/T4 → 满DC-link电压适用于T2击穿）
3. 四个IGBTs开启→DC+， DC-和N短路

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。

相关阅读：

• 光伏三相逆变器系列（一）：光伏行业及三相逆变器特点浅析
• 光伏三相逆变器系列（三）：TNPC拓扑在光伏逆变器中工作过程及原理