T型三电平拓扑与I型三电平拓扑,效率究竟哪个拓扑更好? 经常有相关资料总结:当开关频率小于16kHZ的时候,T型NPC的效率比I型NPC效率高;当开关频率高于16KHz的时候,I型NPC的效率会更高。
从上图中可以看出,在频率较高的时候,I型三电平效率会高于T型三电平;在低频段T型三电平的效率会更高些。分界点大约在6KHZ左右。I型效率就比T型略高。同时,对于两电平结构,效率明显低得多。不过这些计算受器件得影响极大。比如上面I型三电平得IGBT如果T1&T4 和T2&T3的芯片类型调换以下,效率就会降低很多,甚至在开云真人官方网站 云开真人频率较高的时候效率仍然低于T型。
针对硅基的IGBT来讲。当我们讨论IGBT模块的损耗的时候,需要关注的主要时输出特征曲线为例)。下图左侧是IGBT的输出特性曲线决定了器件的导通损耗,对于导通损耗由于器件的特性,两个650V的IGBT串联的饱和压降一般是远大于单个1200V器件的;右侧是IGBT的开关损耗特性曲线,决定了器件的开关损耗。一般的,开关损耗与IGBT两端电压相关,开关电压降低一般,开关损耗也至少降低一半。同等电压情况下,低压IGBT的开关损耗也是低压高压IGBT的。对于DIDOE也是类似的曲线以及相同的特性。
对于I型三电平结构,低压器件在半电压情况下产生的损耗较小,主要是T1和D5以及负半周期对应的T4和D6作为主要开关管。减小和优化他们的开关损耗有助于提高系统效率。T2管在逆变周期几乎没有开关过程,因此设计低饱和压降的管子有利于提高系统效率。对于整个拓扑而言,由于所有的导通回路都有两个器件串联,因此导通损耗较大;所有的开关器件都是低压器件,且在半电压情况下开关,损耗较小。
对于T型三电平结构,T1为高压器件,开关损耗比两电平小,但是比I型要打。续流阶段的二极管反向恢复损耗和I型类似,但是相对两电平是低压器件且半电压反向恢复,损耗要小得多。T1和D2以及负半周期对应的T4和D3作为主要开关管采用低损耗二极管有助于提高系统效率。同样,T2在逆变周期也几乎没有开关过程,因此低饱和压降的管子有利于提供系统效率。对于整个拓扑而言,比I型拓扑有低导通的优势,仅在开关损耗上差一点,而相对两电平,T型结构导通损耗在高调制度的时候几乎和两电平没有差别,而开关损耗要低得多。
总的来讲,T型三电平和两电平结构相似,损耗却可以很大的优化可以取代两电平结构。
对应I 型和T型两种三电平结构,会存在一个频率点,二者效率相同。这主要是由半导体特性决定的,而不是单单是拓扑的特性,也不会是一个固定值。由于半导体器件的特性也决定了I型的导通损耗偏高,而开关损耗偏小。T型导通损耗相对小一些,但是开关损耗也相对大一些。
T型相对两电平,导通损耗会高一些,而开关损耗却要低很多。两位,在较高调制度情况下,T型三电平结构有较小的导通损耗,因此三电平优势较为明显。
三电平比两电平效率高!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 通常在某个开关频率下,T型拓扑效率大于I型;反之则I型效率大于T型。(这个频率常见6~16KHZ).