CN105186904A - CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器 - Google Patents
CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105186904A CN105186904A CN201510390558.XA CN201510390558A CN105186904A CN 105186904 A CN105186904 A CN 105186904A CN 201510390558 A CN201510390558 A CN 201510390558A CN 105186904 A CN105186904 A CN 105186904A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- point
- coolmosfet
- level
- clamped
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，包括CoolMosfet？Snpc1、CoolMosfet？Snpc2、CoolMosfet？S2、CoolMosfet？S3、IGBT？S1、IGBT？S4以及二极管D1和二极管D2；同时提供了采用上述拓扑电路的逆变器。本发明的拓扑回路零电平导通经过两条并联支路，且CoolMosfet沟道电阻极低，逆变电路导通损耗将大大降低，有效降低二极管钳位三电平零电平导通损耗；由于防直通电感的存在，PWM信号不需要加入死区；没有钳位二极管的反向恢复损耗，进一步降低了电路导通损耗。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子变流技术领域，具体涉及一种新型CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器。
背景技术
传统二极管钳位三电平拓扑电路(D-NPC)的固有拓扑结构决定了其存在局限性。由图1所示，I型二极管钳位三电平拓扑是由4个纵向IGBT(绝缘栅双极晶体管)即S1，S2，S1c，S2c和2个横向钳位二极管(Dnpc1，Dnpc2)组成。传统T型三电平拓扑电路的固有拓扑结构决定了其存在局限性。
如图2所示，分析I型二极管钳位三电平拓扑工作过程可知，当桥臂输出正负电平时，电流都需要经过两个功率管(即IGBT+IGBT，或者二极管+二极管)，这里定义为长导通路径。另外钳位二极管在每个PWM周期，当正或负电平和零电平切换时，都存在二极管反向恢复损耗，导致I型拓扑结构损耗较大。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器，利用同步整流原理，能够有效减小传统二极管钳位逆变器损耗，提高逆变器转换效率。
CoolMosfet是一种沟道式栅极MOSFET，是将垂直导电型VDMOSFET中的“T”导电通路缩短为两条平行的垂直型导电通路，从而降低通态电阻。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的一个方面，提供了一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，包括CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、IGBTS1、IGBTS4以及二极管D1和二极管D2；其中：
IGBTS1、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、IGBTS4串联形成回路，CoolMosfetSnpc1漏极连接于IGBTS1、CoolMosfetS2之间，CoolMosfetSnpc1源极与直流侧电容中点相接，CoolMosfetSnpc2源极连接于CoolMosfetS3、IGBTS4之间，CoolMosfetSnpc2漏极与直流侧电容中点相接；
所述二极管D1与二极管D2在电路中的连接点位置为如下任一种：
第一种：二极管D1阳极连接于CoolMosfetS2源极，阴极连接于IGBTS1集电极，二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，阴极连接于CoolMosfetS3漏极；
第二种：二极管D1阳极连接于CoolMosfetS3漏极，阴极连接于IGBTS1集电极，二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，阴极连接于CoolMosfetS2源极。
优选地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的输出端还设有防直通电感。
优选地，在CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正电平和零电平转换；
在CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负电平和零电平转换。
优选地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正半周期工作过程为：
当IGBTS1、CoolMosfetS2和CoolMosfetSnpc2开通时，CoolMosfetS3、IGBTS4和CoolMosfetSnpc1关断，此时电路输出正电平；当电流为正方向时，流经路径为从IGBTS1到CoolMosfetS2；当电流为反方向时，流经路径为从二极管D1阳极到二极管D1阴极；
当CoolMosfetS3开通时，电路进入第一暂态过程；
当IGBTS1关断时，电路进入第二暂态过程；
当CoolMosfetSnpc1开通时，电路进入零电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2开通，IGBTS1和IGBTS4关断；电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联，包括如下两种情况：
如果电流大于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从N点一路反向经过CoolMosfetSnpc1沟道，正向经过CoolMosfetS2沟道，到达O点；
第二路，电流从N点正向流过CoolMosfetSnpc2沟道，反向经过CoolMosfetS3沟道，到达O点；
如果电流小于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从O点一路反向经过CoolMosfetS2沟道，正向经过CoolMosfetSnpc1沟道，到达N点；
第二路，电流从O点一路正向流过CoolMosfetS3沟道，反向经过CoolMosfetSnpc2沟道，到达N点；
两段CoolMosfet+CoosMosfet支路分别为：
CoolMosfetSnpc1漏极和CoolMosfetS2漏极连接；
CoolMosfetSnpc2源极和CoolMosfetS3源极连接。
优选地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负半周期工作过程为：
当CoolMosfetS3、IGBTS4和CoolMosfetSnpc1开通时，IGBTS1、CoolMosfetS2和CoolMosfetSnpc2关断，此时电路输出负电平，当电流为正方向时，流经路径为从IGBTS4到CoolMosfetS3；当电流为反方向时，流经路径为从二极管D2阳极到二极管D2阴极；
当CoolMosfetS2开通时，电路进入第一暂态过程；
当IGBTS4关断时，电路进入第二暂态过程；
当CoolMosfetSnpc2开通时，电路进入零电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2开通，IGBTS1和IGBTS4关断；电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联，包括如下两种情况：
如果电流大于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从N点一路反向经过CoolMosfetSnpc1沟道，正向经过CoolMosfetS2沟道，到达O点；
第二路，电流从N点正向流过CoolMosfetSnpc2沟道，反向经过CoolMosfetS3沟道，到达O点；
如果电流小于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从O点一路反向经过CoolMosfetS2沟道，正向经过CoolMosfetSnpc1沟道，到达N点；
第二路，电流从O点一路正向流过CoolMosfetS3沟道，反向经过CoolMosfetSnpc2沟道，到达N点；
两段CoolMosfet+CoosMosfet支路分别为：
CoolMosfetSnpc1漏极和CoolMosfetS2漏极连接；
CoolMosfetSnpc2源极和CoolMosfetS3源极连接。
优选地，在正半周期工作过程中，所述第一暂态过程第二暂态过程均维持几个微秒以内，用以提供正电平和零电平之间的换流时间。
优选地，在负半周期工作过程中，所述第一暂态过程第二暂态过程均维持几个微秒以内，用以提供负电平和零电平之间的换流时间。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器，采用至少一个上述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)由于本发明提供的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其拓扑回路零电平导通经过两条并联支路，且CoolMosfet沟道电阻极低，逆变电路导通损耗将大大降低，有效降低二极管钳位三电平零电平导通损耗；
2)由于防直通电感的存在，PWM信号不需要加入死区(IGBTS1和CoolMosfetS3之间，CoolMosfetS2和IGBTS4之间)，实现无死区控制；
3)本发明提供的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，没有钳位二极管的反向恢复损耗，进一步降低了电路导通损耗。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为传统I型二极管钳位三电平拓扑结构图；
图2为传统I型二极管钳位三电平长导通路径示意图；
图3为本发明CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路第一种结构示意图；
图4为本发明CoolMosfet中点钳位I型三点平拓扑电路第一种结构的正半周工作过程分析示意图，其中，(a)为正电平稳态，(b)为正电平&零电平转换第一暂态，(c)为正电平&零电平转换第二暂态，(d)为零电平稳态；
图5为本发明CoolMosfet中点钳位I型三点平拓扑电路第一种结构的负半周工作过程分析示意图，其中，(a)为负电平稳态，(b)为负电平&零电平转换第一暂态，(c)为负电平&零电平转换第二暂态，(d)为零电平稳态；
图6本发明CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路第二种结构示意图；
图7本发明CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路第二种结构的正半周工作过程分析示意图，其中，(a)为正电平稳态，(b)为正电平&零电平转换第一暂态，(c)为正电平&零电平转换第二暂态，(d)为零电平稳态；
图8为采用单相CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器结构示意图；
图9为采用三相CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种CoolMosfet中点钳位(C-NPC)I型三电平拓扑电路，包括CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、IGBTS1、IGBTS4以及二极管D1和二极管D2；其中：
IGBTS1、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、IGBTS4串联形成回路，CoolMosfetSnpc1漏极连接于IGBTS1、CoolMosfetS2之间，CoolMosfetSnpc1源极与直流侧电容中点相接，CoolMosfetSnpc2源极连接于CoolMosfetS3、IGBTS4之间，CoolMosfetSnpc2漏极与直流侧电容中点相接。
所述二极管D1与二极管D2在电路中的连接点位置为：
第一种：二极管D1阳极连接于CoolMosfetS2源极，阴极连接于IGBTS1集电极，二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，阴极连接于CoolMosfetS3漏极；
第二种：二极管D1阳极连接于CoolMosfetS3漏极，阴极连接于IGBTS1集电极，二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，阴极连接于CoolMosfetS2源极。
进一步地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的输出端还设有防直通电感。
进一步地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正半周期工作过程为：
当IGBTS1、CoolMosfetS2和CoolMosfetSnpc2开通时，CoolMosfetS3、IGBTS4和CoolMosfetSnpc1关断，此时电路输出正电平；当电流为正方向时，流经路径为从IGBTS1到CoolMosfetS2；当电流为反方向时，流经路径为从二极管D1阳极到阴极；
当CoolMosfetS3开通时，电路进入第一暂态过程；
当IGBTS1关断时，电路进入第二暂态过程；
当CoolMosfetSnpc1开通时，电路进入零电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2开通，IGBTS1和IGBTS4关断；电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联，包括如下两种情况：
如果电流大于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从N点一路反向经过CoolMosfetSnpc1沟道，正向经过CoolMosfetS2沟道，到达O点；
第二路，电流从N点正向流过CoolMosfetSnpc2沟道，反向经过CoolMosfetS3沟道到达O点；
如果电流小于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从O点一路反向经过CoolMosfetS2沟道，正向经过CoolMosfetSnpc1沟道，到达N点；
第二路，电流从O点一路正向流过CoolMosfetS3沟道，反向经过CoolMosfetSnpc2沟道，到达N点；
两段CoolMosfet+CoosMosfet支路分别为：
CoolMosfetSnpc1漏极和CoolMosfetS2漏极连接；
CoolMosfetSnpc2源极和CoolMosfetS3源极连接。
进一步地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负半周期工作过程为：
当CoolMosfetS3、IGBTS4和CoolMosfetSnpc1开通时，IGBTS1、CoolMosfetS2和CoolMosfetSnpc2关断，此时电路输出负电平，当电流为正方向时，流经路径为从IGBTS4到CoolMosfetS3；当电流为反方向时，流经路径为从二极管D2阳极到二极管D2阴极；
当CoolMosfetS2开通时，电路进入第一暂态过程；
当IGBTS4关断时，电路进入第二暂态过程；
当CoolMosfetSnpc2开通时，电路进入零电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2开通，IGBTS1和IGBTS4关断；电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联，包括如下两种情况：
如果电流大于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从N点一路反向经过CoolMosfetSnpc1沟道，正向经过CoolMosfetS2沟道，到达O点；
第二路，电流从N点正向流过CoolMosfetSnpc2沟道，反向经过CoolMosfetS3沟道，到达O点；
如果电流小于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从O点一路反向经过CoolMosfetS2沟道，正向经过CoolMosfetSnpc1沟道，到达N点；
第二路，电流从O点一路正向流过CoolMosfetS3沟道，反向经过CoolMosfetSnpc2沟道，到达N点；
两段CoolMosfet+CoosMosfet支路分别为：
CoolMosfetSnpc1漏极和CoolMosfetS2漏极连接；
CoolMosfetSnpc2源极和CoolMosfetS3源极连接。
进一步地，在正半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平的正电平和零电平之间相互转换；所述第一暂态过程第二暂态过程均维持几个微秒以内，用以提供正电平和零电平之间的换流时间。
进一步地，在负半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平的负电平和零电平之间相互转换；所述第一暂态过程第二暂态过程均维持几个微秒以内，用以提供负电平和零电平之间的换流时间。
下面结合附图对本实施例进一步描述。
如图3所示，C-NPC三电平拓扑电路包括四个CoolMosfet：CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3)，两个纵向IGBT：IGBTS1、IGBTS4)组成，C-NPC三电平拓扑电路的输出端设置有防直通电感。
以正半周期过程为例，C-NPC拓扑电路的正电平和零电平之间相互转换，其工作过程如图4所示。
如图4中(a)所示，IGBTS1&CoolMosfetS2&CoolMosfetSnpc2开通，CoolMosfetS3&IGBTS4&CoolMosfetSnpc1关断，此时桥臂(即电路O、N两点电压差)输出正电平。当电流为正方向时，流经路径为IGBT+CoolMosfet；反向箭头表示电流方向相反的路径。
当CoolMosfetS3开通，电路进入如图4中(b)所示第一暂态过程(暂态1)。
之后IGBTS1关断，电路进入第二暂态过程(暂态2)，如图4中(c)所示
以上第一暂态过程、第二暂态过程很短暂，只维持几个微秒以内，用以提供正电平和零电平之间的换流时间。
最后Snpc1开通，电路进入零电平稳态，此时开关状态为S2&S3&Snpc1&Snpc2开通，S1&S4关断。如图4中(d)所示，这时电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联。如果电流为正方向，则电流从N点一路反向经过Snpc1沟道，正向经过S2沟道，到达O点，另外一路经过另一个通道，从N点正向流过Snpc2沟道，反向经过S3沟道到达O点。反之当电流方向相反时，同样经过两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联从O点到达N点。
同理可以分析桥臂输出零电平向正电平转换的过程以及负半周期的工作过程。
零电平向正电平转换的过程为：
如图4中(d)所示，S2&S3&Snpc1&Snpc2开通，S1&S4关断，此时桥臂输出零电平。当电流为正方向时，则电流从N点一路反向经过Snpc1沟道，正向经过S2沟道，到达O点，另外一路经过另一个通道，从N点正向流过Snpc2沟道，反向经过S3沟道到达O点。反之当电流方向相反时，同样经过两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联从O点到达N点。
当CoolMosfetSnpc1关闭，电路进入如图4中(c)所示第二暂态过程(暂态2)。
之后IGBTS1开通，电路进入第一暂态过程(暂态1)，如图4中(b)所示
最后Snpc1关闭，电路进入正电平稳态，此时开关状态为IGBTS1&CoolMosfetS2&CoolMosfetSnpc2开通，CoolMosfetS3&IGBTS4&CoolMosfetSnpc1关断。如图4中(a)所示，这时电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联。如果电流方向为正，流经路径为IGBT+CoolMosfet；反向箭头表示电流方向相反的路径。
以负半周期过程为例，C-NPC拓扑电路的负电平和零电平之间相互转换，其工作过程如图5所示。
如图5中(a)所示，CoolMosfetS3&IGBTS4&CoolMosfetSnpc1开通，IGBTS1&CoolMosfetS2&CoolMosfetSnpc2关断，此时桥臂(即电路O、N两点电压差)输出负电平。当电流为正方向时，流经路径为IGBT+CoolMosfet；反向箭头表示电流方向相反的路径。
当CoolMosfetS2开通，电路进入如图5中(b)所示第一暂态过程(暂态1)。
之后IGBTS4关断，电路进入第二暂态过程(暂态2)，如图5中(c)所示
以上第一暂态过程、第二暂态过程很短暂，只维持几个微秒以内，用以提供负电平和零电平之间的换流时间。
最后Snpc2开通，电路进入零电平稳态，此时开关状态为S2&S3&Snpc1&Snpc2开通，S1&S4关断。如图5中(d)所示，这时电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联。如果电流为正方向，则电流从N点一路反向经过Snpc1沟道，正向经过S2沟道，到达O点，另外一路经过另一个通道，从N点正向流过Snpc2沟道，反向经过S3沟道到达O点。反之当电流方向相反时，同样经过两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联从O点到达N点。
零电平向负电平转换的过程为：
如图5中(d)所示，S2&S3&Snpc1&Snpc2开通，S1&S4关断，此时桥臂输出零电平。当电流为正方向时，则电流从N点一路反向经过Snpc1沟道，正向经过S2沟道，到达O点，另外一路经过另一个通道，从N点正向流过Snpc2沟道，反向经过S3沟道到达O点。反之当电流方向相反时，同样经过两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联从O点到达N点。
当CoolMosfetSnpc2关闭，电路进入如图5中(c)所示第二暂态过程(暂态2)。
之后IGBTS4开通，电路进入第一暂态过程(暂态1)，如图5中(b)所示
最后Snpc2关闭，电路进入负电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS3&IGBTS4&CoolMosfetSnpc1开通，IGBTS1&CoolMosfetS2&CoolMosfetSnpc2关断。如图5中(a)所示，这时电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联。如果电流方向为正，流经路径为IGBT+CoolMosfet；反向箭头表示电流方向相反的路径。
本实施例提出的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路具有如下优点：
1)有效降低了传统I型二极管钳位三电平拓扑电路导通损耗；
2)没有钳位二极管的反向恢复损耗；
3)实现了无死区控制。
实施例2
实施例2为实施例1的变化例，在本实施例中，二极管D1与二极管D2在电路中的连接点位置为：(如图6所示)
二极管D1阳极连接于CoolMosfetS3漏极，阴极连接于IGBTS1集电极，
二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，阴极连接于CoolMosfetS2源极。
如图7所示，可以看出本实施例提供的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路，其导通路径和实施例1提供的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路(图4)所述大体相同，本实施例提供的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路具有实施例1提供的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路的所有优点。同时，在图7中(b)第一暂态过程中，当电流从D1换流到CoolMosfetSnpc2&CoolMosfetS3路径时，并没有像图4中(b)那样经过防直通电感。所以本实施例提供的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路相较于实施例提供的CoolMosfet中点钳位三电平I型拓扑电路可以更有效地减少换流时间、电感损耗。
实施例3
本实施例提供了一种基于CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器，采用至少一个实施例1和/或实施例2提供的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路。
在本实施例中，可以根据需要选择输出的逆变拓扑，例如采用一个CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，形成具有单相CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器，如图8所示；或采用三个CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，形成具有三相CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器，如图9所示；最终实现逆变器的最优工作效率。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，包括CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、IGBTS1、IGBTS4以及二极管D1和二极管D2；其中：
所述IGBTS1、CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、IGBTS4串联形成回路；
所述CoolMosfetSnpc1漏极连接于IGBTS1、CoolMosfetS2之间；
所述CoolMosfetSnpc1源极与直流侧电容中点相接；
所述CoolMosfetSnpc2源极连接于CoolMosfetS3、IGBTS4之间；
所述CoolMosfetSnpc2漏极与直流侧电容中点相接；
所述二极管D1与二极管D2在电路中的连接点位置采用如下任一种：
-二极管D1阳极连接于CoolMosfetS2源极，二极管D1阴极连接于IGBTS1集电极，二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，二极管D2阴极连接于CoolMosfetS3漏极；
-二极管D1阳极连接于CoolMosfetS3漏极，二极管D1阴极连接于IGBTS1集电极，二极管D2阳极连接于IGBTS4发射极，二极管D2阴极连接于CoolMosfetS2源极。
2.根据权利要求1所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，
在CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正电平和零电平相互转换；
在CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负电平和零电平相互转换。
3.根据权利要求2所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正半周期工作过程为：
当IGBTS1、CoolMosfetS2和CoolMosfetSnpc2开通时，CoolMosfetS3、IGBTS4和CoolMosfetSnpc1关断，此时电路输出正电平；当电流为正方向时，流经路径为从IGBTS1到CoolMosfetS2；当电流为反方向时，流经路径为从二极管D1阳极到二极管D1阴极；
当CoolMosfetS3开通时，电路进入第一暂态过程；
当IGBTS1关断时，电路进入第二暂态过程；
当CoolMosfetSnpc1开通时，电路进入零电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2开通，IGBTS1和IGBTS4关断；电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联，包括如下两种情况：
如果电流大于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从N点一路反向经过CoolMosfetSnpc1沟道，正向经过CoolMosfetS2沟道，到达O点；
第二路，电流从N点正向流过CoolMosfetSnpc2沟道，反向经过CoolMosfetS3沟道，到达O点；
如果电流小于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从O点一路反向经过CoolMosfetS2沟道，正向经过CoolMosfetSnpc1沟道，到达N点；
第二路，电流从O点一路正向流过CoolMosfetS3沟道，反向经过CoolMosfetSnpc2沟道，到达N点；
两段CoolMosfet+CoosMosfet支路分别为：
CoolMosfetSnpc1漏极和CoolMosfetS2漏极连接；
CoolMosfetSnpc2源极和CoolMosfetS3源极连接。
4.根据权利要求3所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，所述第一暂态过程、第二暂态过程均维持几个微秒以内，用以提供正电平和零电平之间的换流时间。
5.根据权利要求2所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负半周期工作过程为：
当CoolMosfetS3、IGBTS4和CoolMosfetSnpc1开通时，IGBTS1、CoolMosfetS2和CoolMosfetSnpc2关断，此时电路输出负电平，当电流为正方向时，流经路径为从IGBTS4到CoolMosfetS3；当电流为反方向时，流经路径为从二极管D2阳极到二极管D2阴极；
当CoolMosfetS2开通时，电路进入第一暂态过程；
当IGBTS4关断时，电路进入第二暂态过程；
当CoolMosfetSnpc2开通时，电路进入零电平稳态，此时开关状态为CoolMosfetS2、CoolMosfetS3、CoolMosfetSnpc1、CoolMosfetSnpc2开通，IGBTS1和IGBTS4关断；电流路径为两段CoolMosfet+CoosMosfet支路并联，包括如下两种情况：
如果电流大于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从N点一路反向经过CoolMosfetSnpc1沟道，正向经过CoolMosfetS2沟道，到达O点；
第二路，电流从N点正向流过CoolMosfetSnpc2沟道，反向经过CoolMosfetS3沟道，到达O点；
如果电流小于零，则电流路径包括如下两路：
第一路，电流从O点一路反向经过CoolMosfetS2沟道，正向经过CoolMosfetSnpc1沟道，到达N点；
第二路，电流从O点一路正向流过CoolMosfetS3沟道，反向经过CoolMosfetSnpc2沟道，到达N点；
两段CoolMosfet+CoosMosfet支路分别为：
CoolMosfetSnpc1漏极和CoolMosfetS2漏极连接；
CoolMosfetSnpc2源极和CoolMosfetS3源极连接。
6.根据权利要求5所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，所述第一暂态过程、第二暂态过程均维持几个微秒以内，用以提供负电平和零电平之间的换流时间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，其特征在于，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的输出端还设有防直通电感。
8.一种基于CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的逆变器，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510390558.XA CN105186904B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510390558.XA CN105186904B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105186904A true CN105186904A (zh) | 2015-12-23 |
| CN105186904B CN105186904B (zh) | 2018-06-22 |
Family
ID=54908801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510390558.XA Active CN105186904B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105186904B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108964506A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 厦门科华恒盛股份有限公司 | 一种变换电路及相应的三相变换电路和变换装置 |
| CN109120177A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-01 | 燕山大学 | 一种三相多电平逆变器 |
| CN109194169A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-11 | 华南师范大学 | 一种新型的三相有源npc型三电平并网逆变器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201118467Y (zh) * | 2007-07-24 | 2008-09-17 | 安徽长远绿色能源有限公司 | 桥式逆变装置 |
| CN103701344A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-02 | 上海交通大学无锡研究院 | 一种三电平逆变器及其控制方法 |
-
2015
- 2015-07-03 CN CN201510390558.XA patent/CN105186904B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201118467Y (zh) * | 2007-07-24 | 2008-09-17 | 安徽长远绿色能源有限公司 | 桥式逆变装置 |
| CN103701344A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-02 | 上海交通大学无锡研究院 | 一种三电平逆变器及其控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YONG WANG ET AL.,: "Diode-Free T-Type Three-Level Neutral-Point-Clamped Inverter for Low-Voltage Renewable Energy System", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 * |
| YONG WANG ET AL.,: "Mixed PWM for Dead-Time Elimination and Compensation in a Grid-Tied Inverter", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108964506A (zh) * | 2017-05-19 | 2018-12-07 | 厦门科华恒盛股份有限公司 | 一种变换电路及相应的三相变换电路和变换装置 |
| CN108964506B (zh) * | 2017-05-19 | 2024-03-15 | 科华恒盛股份有限公司 | 一种变换电路及相应的三相变换电路和变换装置 |
| CN109194169A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-11 | 华南师范大学 | 一种新型的三相有源npc型三电平并网逆变器 |
| CN109120177A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-01 | 燕山大学 | 一种三相多电平逆变器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105186904B (zh) | 2018-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103023363B (zh) | 一种五电平逆变器 | |
| CN110798072B (zh) | 应用在dab结构中的anpc有源桥的调制方法及系统 | |
| CN101599695A (zh) | 无桥功率因数校正电路及其控制方法 | |
| CN105186904A (zh) | CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器 | |
| CN111711375A (zh) | 一种中点有源箝位三电平逆变器、控制方法及控制装置 | |
| CN103236796B (zh) | 一种逆变器和控制逆变器的方法 | |
| CN102611343B (zh) | 三电平逆变器 | |
| CN105207510A (zh) | 一种三电平模块并联结构及并联方法 | |
| CN105765818B (zh) | 四部分ac mosfet开关 | |
| CN105048842B (zh) | 一种单相四电平逆变器及其应用电路 | |
| CN102545682A (zh) | 一种单相逆变器 | |
| CN207910685U (zh) | 三电平半桥软开关变流电路、焊机、电解水电源和充电机 | |
| CN212518834U (zh) | 一种中点有源箝位三电平逆变器 | |
| CN105024573A (zh) | CoolMosfet T型三电平拓扑电路及逆变器 | |
| CN105471296A (zh) | 逆变电路 | |
| CN208241591U (zh) | 一种采用晶闸管和igbt的新型双电平逆变器 | |
| CN205212745U (zh) | 一种电动汽车电机驱动电路 | |
| CN103475249B (zh) | 一种多电平逆变器 | |
| CN103825455A (zh) | 单电感双Buck全桥逆变器 | |
| CN203827177U (zh) | 一种降压式变换电路及电子设备 | |
| CN104521122A (zh) | 逆变驱动电路 | |
| CN206302336U (zh) | 单级非隔离式三路正向电压输出的DCM无桥CukPFC变换器 | |
| CN106655852A (zh) | 一种三电平逆变器 | |
| CN1202759A (zh) | 用于电力变换的软开关电路拓扑 | |
| CN102427303A (zh) | 一种单相逆变器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Yong Inventor after: Zhang Chaolong Inventor after: Xie Shangyu Inventor after: Qiu Jinhui Inventor after: Yang Fei Inventor after: Jia Songjiang Inventor after: Li Liqun Inventor after: Liu Jun Inventor after: Zhang Tao Inventor after: Zhou Peizhong Inventor before: Wang Yong Inventor before: Xie Shangyu |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160720 Address after: 110006 No. 18, Ningbo Road, Heping District, Liaoning, Shenyang Applicant after: State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd. Applicant after: Shanghai Jiao Tong University Applicant after: Nanrui Relay Protection Electricity Co., Ltd., Nanjing Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 200240 Dongchuan Road, Shanghai, No. 800, No. Applicant before: Shanghai Jiao Tong University Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: Nanrui Relay Protection Electricity Co., Ltd., Nanjing |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 110006 No. 18, Ningbo Road, Heping District, Liaoning, Shenyang Patentee after: STATE GRID LIAONING ELECTRIC POWER SUPPLY Co.,Ltd. Patentee after: SHANGHAI JIAO TONG University Patentee after: NR ELECTRIC Co.,Ltd. Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Address before: 110006 No. 18, Ningbo Road, Heping District, Liaoning, Shenyang Patentee before: STATE GRID LIAONING ELECTRIC POWER SUPPLY Co.,Ltd. Patentee before: SHANGHAI JIAO TONG University Patentee before: NR ELECTRIC Co.,Ltd. Patentee before: State Grid Corporation of China |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |