光伏、储能常见的三电平电路拓扑分析
在光伏、储能、UPS、APF等众多场合，三电平拓扑有着广泛应用。典型的三电平拓扑有二极管型NPC(NPC1)、Conergy NPC(NPC2)、有源NPC(ANPC)，如下图所示。 相对于传统的两电平逆变器，三电平逆变器有以下优点：1. 输出波形的谐波成分少。2. 损耗减小，开关频率提升，系统成本降低。3. 器件可靠性提升。4. 改善电磁干扰EMI。NPC1电流路径 上图中蓝绿色线条为导通电流路径，紫色线条为对应的零电平换流路径，功率因数为+1对应①和②两种模态，功率因数为-1对应③和④两种模态；NPC2在NPC2拓扑中，用一对共射极或共集电极的IGBT和反并联二极管代替NPC1二极管钳位的功能，减少了两个二极管器件，其中T1/T4管承受全母线电压, T2/T3管承受半母线电压。电流路径 NPC2的工作模态和NPC1类似，在逆变工况下，正半周期时，T2保持常开状态，T1和D3换流；负半周期时，T3保持常开状态，T4和D2换流。在整流工况下，正半周期时，T2仍保持常开状态，由D1换流至T3/D2；负半周期时，由D4换流至T2/D3。ANPC将NPC1中的钳位二极管更换为IGBT和反并联二极管就形成了ANPC拓扑，其拓展了两条零电平换流路径，通过对零电平换流路径的选择和控制可以实现更均衡的损耗分布和更小的换流回路杂感。电流路径 ANPC在每个模态时的零电平换流有多条路径可供选择，根据调制算法的不同分为ANPC-1和ANPC-2以及ANPC-1-00等，三种调制算法的状态表如下所示。 可以看出在ANPC-1中，采用短换流回路进行换流，T2和T3以输出电压基波分量的频率进行开关动作，其余均以开关频率进行开关动作(表中以深灰色标记)。 在ANPC-2中，采用长换流回路进行换流，T2和T3以开关频率进行开关动作，其余均以输出电压基波分量的频率进行开关动作。 ANPC-1-00是在ANPC-1的基础上增加了‘0’状态，此时0+和0-充当P至0和N至0转换时的中间切换态，ANPC-1-00调制算法通过两条并联的换流路径减小了零电平时的导通损耗，以上不同的调制算法 会产生不同的损耗分布。本文主要和大家讨论了三电平逆变器拓扑的优势、常见三电平拓扑的换流路径、损耗分布， 说明：本文来源网络；文中观点仅供分享交流，不代表本公 众号立场，转载请注明出处，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。来源：电力电子技术与新能源
