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：

1. 所有IGBT处于关断状态，单管IGBTs可能单独开启
2. 两个相邻IGBT 开启，例如T1/T2，T2/T3 或 T3/T4

破坏性的工作状态:

1. 两个不相邻 IGBTs，开启T1/T3 → DC-link的上半部分短路
2. 开启T2/T4→DC-link下半部分短路；开启T1/T4→短路DC+和DC-
3. 3个不相邻 IGBTs开启
4. 4个IGBTs 开启 → DC+，DC- 和 N短路

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。

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