TNPC拓扑结构:一个3L的TNPC相位分支仅由8个功率管组成,4个IGBT(T1 - T4)和4个反平行自由二极管(FWD;D1 - D4)。作为一个3L NPC,TNPC连接到DC+,N和DC-的分裂DC-链路,输出终端提供交流输出。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。
TNPC拓扑结构:一个3L的TNPC相位分支仅由8个功率管组成,4个IGBT(T1 - T4)和4个反平行自由二极管(FWD;D1 - D4)。作为一个3L NPC,TNPC连接到DC+,N和DC-的分裂DC-链路,输出终端提供交流输出。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,参考图1。
TNPC的内开关/外开关需要承受的耐压:在3L TNPC拓扑功率管中使用不同击穿电压:T1和T4(称为外开关)需要承受全DC-link电压。内部开关(T2和T3)连接AC到中性点,必须能够阻挡一半的直流链路电压。在3L的TNPC拓扑中,传导路径要么是通过一个高阻功率管(外开关),要么是通过两个串联的低阻功率管(内开关),参考图2。
TNPC输出电压方向:三相交流电压Ua,Ub,Uc,电压方向只有正(1),负(-1), 0,以下为电压所有可能发生的状态,Q=3*3*3=27,正常允许状态为27种,如下表。
图1 三相T型拓扑图
图2 TNPC拓扑图
TNPC中的横管竖管的开关可能发生的状态,T1-T4允许及破坏性的工作状态,如图3。
图3 TNPC拓扑开关状态
允许的工作状态:
破坏性的工作状态:
主要开关的工作过程:
工作区域1,如图4所示:在工作区域1输出电压和电流是正的,电流流向交流终端,交流在T1和T2 / D3中间来回切换,电流通过T1从DC+流向交流端子,接通T1。 当T1关闭时,电流向内层交换开关T2 / D3,电流从N流过T2和T3的体二极管D3到AC。
图4 TNPC工作区域1示意图
工作区域2,如图5所示:在工作区域2输出电流仍为电压为负时为正,它在内部开关之间来回交换T2/D3和二极管D4,电流从N经过T2和T3的体二极管D3流向AC,下个阶段为DC-流向T4的体二极管D4到AC。
图5 TNPC工作区域2示意图
工作区域3,如图6所示:工作区3的传导路径,电流在T4与内部电路之间转换开关T3 / D2,电流从交流端子流出,电流和电压为负。AC经过T3和T2的体二极管D2流向N,下一阶段为AC经过T4流向DC-。
图6 TNPC工作区域3示意图
工作区域4,如图7所示:电流在内部开关T3/D2和二极管D1之间来回交换。在工作区域4,输出电流为负,电压为正。AC经过T3和T2的体二极管D2流向N,下一阶段为AC经过T1的D1流向DC+。
图7 TNPC工作区域4示意图
总结:TNPC拓扑主要应用于家储/工商业三相逆变器/UPS,支持1100V的直流母线,应用功率范围为10-100KW。
相关阅读: