T型三电平工作过程.docx
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T型三电平工作过程
IGBT模块T型三电平拓扑换流过程分析及测试方法
IGBT模块T字型-三电平电路拓扑和状态表:
T字型-三电平电路拓扑
1)拓扑中共有4只IGBT,4只二极管,还有电容组C1和C2;假设正负母线电压均等,都是Vdc。
2)将T1,T2,T3,T4的状态用1和0分别表示,1表示开通,0表示关断。
T字型-三电平电路状态表
1)状态采用16进制表示;
2)稳定模态有3种:
C,6,3;
3)死区状态有2种:
4,2。
死区状态的切换用黄色部分表示。
状态循环和电流流向:
在该拓扑中,IGBT的所有开关状态的切换是循环的过程。
在该拓扑中,电流的流向分为两种情况:
朝内-蓝色箭头所示;
朝外-红色箭头所示。
由于这两种情况是对偶关系,所以在以下的分析中,我们假定电流流向朝外(红色箭头)。
状态C-1100:
状态C-1100-->状态4-0100:
状态4-0100-->状态6-0110:
状态6-0110-->状态2-0010:
状态2-0010-->状态3-0011:
状态3-0011-->状态2-0010:
状态2-0010-->状态6-0110:
状态6-0110-->状态4-0100:
状态4-0100-->状态C-1100:
小结:
经过以上对三电平拓扑中每个切换过程的分析,可以得出如下结论:
IGBT部分:
1)电流朝外流时:
T1(C-->4),T2(6-->2)在关断时会有电压尖峰。
2)电流朝内流时:
T3(6-->4),T4(3-->2)在关断时会有电压尖峰。
3)T1~T4在关断时产生的电压尖峰,都是基于半个母线电压Vdc。
但是由于T1管和T4管的阻断电压高,所以T1管和T4管的关断电压应力风险相对较低;而T2管和T3管是低压管,所以T2管和T3管的关断电压应力相对较大,这点需要特别注意。
二极管部分:
1)电流朝外流时:
D3,D4有续流。
D3(4-->C),D4(2-->6)反向恢复。
2)电流朝内流时:
D1,D2有续流。
D1(4-->6),D2(2-->3)反向恢复。
3)高阻断电压D1管和D4管在反向恢复时,是基于半个母线电压Vdc,所以产生的峰值功率也相对较小;但是D2管和D3管由于阻断电压较低,在基于半个母线电压Vdc反向恢复时,产生的峰值功率会相对较大,这点需要特别注意。
双脉冲测试:
1)经过以上分析,我们知道T字型-三电平拓扑中四只IGBT都会存在关断电压尖峰,四只二极管都存在反向恢复行为。
2)为了确保系统中所有器件的安全性,我们需要利用双脉冲测试对各个器件进行评估。
双脉冲测试-T3&D1:
1)在“1”和“AC"之间加入电感L。
2)T1,T2,T4常关。
3)给T3管发双脉冲。
4)用示波器观测T3管的开关行为,和D1管的反向恢复行为。
5)蓝色路径表示IGBT电流。
6)绿色路径代表二极管续流电流。
双脉冲测试-T1&D3:
1)在“0”和“AC"之间加入电感L。
2)T3,T4常关,T2常开。
3)给T1管发双脉冲。
4)用示波器观测T1管的开关行为,和D3管的反向恢复行为。
5)蓝色路径表示IGBT电流。
6)绿色路径代表二极管续流电流。
双脉冲测试-T2&D4:
1)在“AC”和“-1"之间加入电感L。
2)T1,T3,T4常关。
3)给T2管发双脉冲。
4)用示波器观测T2管的开关行为,和D4管的反向恢复行为。
5)蓝色路径表示IGBT电流。
6)绿色路径代表二极管续流电流。
双脉冲测试-T4&D2:
1)在“0”和“AC"之间加入电感L。
2)T1和T2常关,T3常开。
3)给T4管发双脉冲。
4)用示波器观测T4管的开关行为,和D2管的反向恢复行为。
5)蓝色路径表示IGBT电流。
6)绿色路径代表二极管续流电流。
短路测试:
短路测试的测评,按照短路电流从高电位至低电位的流向,我们把短路测试分为如下三种:
1,"1"-->"0"
2,"0"-->"-1"
3,"1"-->"-1"
短路测试"1"-->"0":
1)在"1"和"AC"之间加入“短粗”的铜排。
2)T1管常关,T2管常关,T4管常关,给T3管发单脉冲。
3)用示波器观察T3管的退饱和行为和驱动板短路保护功能。
短路测试"0"-->"-1":
1)在"AC"和"-1"之间加入“短粗”的铜排。
2)T1管常关,T3管常关,T4管常关,给T2管发单脉冲。
3)用示波器观察T2管的退饱和行为和驱动板短路保护功能。
短路测试"1"-->"-1":
1)在"1"和"AC"之间加入“短粗”的铜排。
2)T1管常关,T2管常关,T3管常关,给T4管发单脉冲。
3)用示波器观察T4管的退饱和行为和驱动板短路保护功能。
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