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电子知识
为了充分发掘系统层面的设计优势，以往主要集中在大功率应
用的三电平中点钳位
(NPC)
拓扑电路近来也开始出现在中、小
功率应用中。
低电压器件改进后的频谱性能和更低的开关损耗，
使得
UPS
系统或太阳能逆变器等需要滤波器的产品受益匪浅。
迄今为止，为了实现三电平电路，只能通过采用分立式器件或
至少将三个模块结合在一起。现在，采用针对较高击穿电压的
芯片技术，通过将三电平桥臂集成到单独模块中，再配上驱动
电路，就能够使得这种拓扑在新的应用中更具吸引力。
三电平
NPC
拓扑的工作原理
在三电平
NPC
的拓扑中，每一个桥臂由四个带反并二极管的
IGBT
以串联的方式连接，另外再配上两个二极管
DH
和
DL
，
将它们中间节点连接到直流母线的中性点。其中所采用的所有
功率半导体都具备相同的击穿电压。根据输出电压和电流的特
点，一个周期的基频输出有四个不同续流工作状态。
图
1.
三电平
NPC
中某一个桥臂的换流回路。
a)
短换流回路；
b)
长换流回路
从图
1a
可以看出，电压和电流处于正方向，
T1
和
DH
组成了
BUCK
电路的工作方式，而
T2
则以常通的方式输出电流。而
电压和电流处于负向期间，
T4
与
DB
组成了
BOOST
电路的工
作方式，
T3
以常通方式输出电流。在上述两种情况下，换流只
有发生在两个器件中，我们称之为短续流。然而当输出电流为
负向而电压为正向的情况下，流过
T3
和
DB
的电流必须如图
1b)
所示换相至
D2
和
D1
。这种换流涉及到四个器件，因此称
之为长换流回路。在其它情况下，会存在另一个长换流路径。
在设计三电平变换器时，如何控制好长换流回路的杂散电感和
过压问题，是设计人员所要面临的又一挑战。