IGBT模块三电平逆变器“I”字型和“T”字型电路的比较分析

摘要：随着太阳能、UPS技术的不断发展和市场的不断扩大，对逆变器效率的要求也越来越被制造商所重视，因此三电平的拓扑结构便应运而生。众所周知，与传统两电平结构相比，三电平结构除了使单个IGBT阻断电压减半之外，还具有谐波小、损耗低、效率高等优势。本文主要是现有的三电平研究的基础上，对”I”字型和”T”字型电路的波形了进行分析，并在波形分析的基础上，对开关管的规格选取，损耗等方面进行了分析和比较，最终选取一种适合的三电平电路。文章来源：http://www.igbt8.com/bl/239.html

一、三电平电路示意图

目前针对IGBT模块三电平拓扑结构有很多种，最常见的两种拓扑结构为三电平“I”型和三电平“T”型，接下来会对这两种结构从不同方面进行分析。
       如图1，2所示的两种三电平电路图，为了区分这两种电路，根据四个IGBT开关管在线路图中的的排列方式，我们将前者成为I字型，后者称为T字型。
       三电平电路与普通的半桥电路相比，因为具有了中点续流的能力，所以对改善输出纹波，降低损耗都有很好的效果。 三电平I型需先关断外管Q1/Q4,再关断内管Q2/Q3,防止母线电压加在外管上导致损坏；而T型则无时序上的要求。另外，对于I型拓扑，在驱动设计时需要有4个独立电源；而对于T型共发射极拓扑，只需要3个独立电源。
 I型与T型损耗有所差异，在功率因数接近1时，开关频率增大（>16KHz）,三电平I型（600V）损耗更低，效率更高；而开关频率减少时（<16KHz），三电平T型（1200V）损耗更低，效率更高。所以在设计逆变器系统的时候，应根据不同的开关频率去选择一种效率高的拓扑结构。
5.换流路径不同
      在T型拓扑中，外管与内管之间的转换路径均为一致；而在I型拓扑中，换流路径有所不同，分为短换流路径与长换流路径，所以用分立模块做三电平I型拓扑时，必须要注意其杂散电感与电压尖峰的问题。