ANPC电路的内管保护电路、变流器及逆变器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种ANPC电路的内管保护电路、变流器及逆变器，所述ANPC电路的内管保护电路包括两组有源钳位电路，两组有源钳位电路的输入端分别与两个内管的集电极连接，输出端分别与两个内管的门极连接；分别用于在两个内管的集电极与发射极之间的电压大于或等于过压阈值时工作，使内管的集电极的电荷流至门极，以延缓内管的关断速度；在内管的集电极与发射极之间的电压低于过压阈值时截止。本实用新型专利技术在保护ANPC电路的内管不被过压损坏的基础上尽最大可能得提高了开关管的输出能力，提升了产品性能。提升了产品性能。提升了产品性能。

【技术实现步骤摘要】
ANPC电路的内管保护电路、变流器及逆变器


[0001]本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种ANPC电路的内管保护电路、变流器及逆变器。

技术介绍

[0002]ANPC拓扑是基于NPC拓扑的一种改进型，其在NPC
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I型结构的基础上，在钳位二极管位置各并入了一个开关管。通过调整开关模式来控制电流流通路径，实现功率器件损耗平衡，提高输出功率和变流器效率。
[0003]ANPC的拓扑结构如图1所示，分别包括六个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)开关管T1～T6和并在六个开关管两端的二极管。其有一种调制方式为：开关管T1、T4、T5、T6为高频管，即工作在高频(例如几KHz～十几KHz)开关频率的工作状态；T2、T3为工频管，即工作在工频(50Hz)开关频率的工作状态。该调制方式可控制各换流回路的相互切换，充分利用各个管子输出电流，均衡损耗及节温。
[0004]图2、图3是该调制方式下ANPC的P
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O及N
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O的换流回路，由图可见换流回路均在同一个半桥模块内部，换流回路小；但是当零点换流时，如图4所示，换流回路存在于不同模块之间，换流回路较大，而在过零换流时，开关逻辑一般通过内管T2及T3的切换进行换流。
[0005]经过实验测量，小环路进行换流时，杂散电感在45～70nH，大环路换流时，杂感在340～370nH。在杂感较大的情况下，IGBT的关断速度较快时，会产生较大的瞬时电流尖峰，此时内管T2、T3的集电极与发射极之间的电压Vce有超过IGBT的耐压的风险，容易对内管造成损伤。
[0006]目前，常用的解决办法是增大两个内管的门极关断电阻的阻值，以降低IGBT关管速度。然而在Vce较小时，关断电阻仍会降低IGBT的关断速度，可见这种方式，带来了不必要的IGBT开关损耗，使得IGBT开关管的开关损耗较大。

技术实现思路

[0007]本技术的主要目的在于提供一种ANPC电路的内管保护电路、变流器及逆变器，旨在解决对ANPC拓扑电路内管进行保护时，开关管的开关损耗较大的问题。
[0008]为了实现上述目的，本技术提供ANPC电路的内管保护电路，所述ANPC电路包括六个开关管和六个二极管，其中，每个开关管都反并一个二极管；六个开关管分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，第一开关管的集电极接母线正极，第四开关管的发射极接母线负极，第一开关管的发射极接第二开关管、第五开关的集电极，第四开关管的集电极接第三开关管、第六开关管的发射极，第五开关管的发射极、第六开关管的集电极均接入母线中点，第二开关管的发射极、第三开关管的集电极连接在一起形成桥臂端；所述第一开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管均工作在开关频率为高频的工作状态，所述第二开关管和第三开关管工作在开关频率为工频的工作状态；
[0009]所述ANPC电路的内管保护电路包括两组有源钳位电路，
[0010]其中，一组所述有源钳位电路，输入端与所述第二开关管的集电极连接，输出端与所述第二开关管的门极连接；用于在所述第二开关管的集电极与发射极之间的电压大于或等于过压阈值时工作，使所述第二开关管的集电极的电荷流至门极，以延缓所述第二开关管的关断速度；在所述第二开关管的集电极与发射极之间的电压低于所述过压阈值时截止；
[0011]另一组所述有源钳位电路，输入端与所述第三开关管的集电极连接，输出端与所述第三开关管的门极连接；用于当所述第三开关管的集电极与发射极的电压大于或等于所述过压阈值时工作，使所述第三开关管的集电极的电荷流至门极，以延缓所述第三开关管的关断速度；在所述第三开关管的集电极与发射极之间的电压低于所述过压阈值时截止。
[0012]可选地，所述有源钳位电路包括钳位单元和防反灌单元；所述有源钳位电路包括钳位单元和防电压反灌单元；所述钳位单元的第一端为所述有源钳位电路的输入端，第二端与所述防电压反灌单元的第一端连接，所述防电压反灌单元的第二端为所述有源钳位电路的输出端；
[0013]所述钳位单元，用于当其第一端与第二端之间的电压超过过压阈值时导通，并将第一端与第二端之间的电压钳位在第一安全电压。
[0014]可选地，所述钳位单元包括钳位器件；所述钳位器件的第一端为所述钳位单元的第一端，所述钳位器件的第二端为所述钳位单元的第二端；
[0015]所述防电压反灌单元包括二极管；所述二极管的阳极为所述防电压反灌单元的第一端，所述二极管的阴极为所述防电压反灌单元的第二端。
[0016]可选地，所述钳位器件为瞬态电压抑制二极管、双向瞬态抑制二极管或稳压管。
[0017]可选地，所述ANPC电路的内管保护电路还包括两个驱动单元；
[0018]其中，一驱动单元的第一端与所述第二开关管的门极连接，第二端与所述第二开关管的发射极连接；
[0019]另一驱动单元的第一端与所述第三开关管的门极连接，第二端与所述第三开关管的发射极连接。
[0020]可选地，所述驱动单元包括电阻和电容；所述电阻的第一端和电容的第一端连接，所述电阻的第二端和电容的第二端连接；所述电阻的第一端和电容的第一端连接的公共端为所述驱动单元的第一端，所述电阻的第二端和电容的第二端连接的公共端为所述驱动单元的第二端。
[0021]此外，为实现上述目的，本技术还提供一种变流器，包括ANPC电路和ANPC电路的内管保护电路；所述ANPC电路的内管保护电路，用于当所述ANPC电路的两个内管两端过压时，分别对内管进行保护；所述ANPC电路的内管保护电路被配置为上所述的ANPC电路的内管保护电路。
[0022]此外，为实现上述目的，本技术还提供一种逆变器，包括ANPC电路和ANPC电路的内管保护电路；所述ANPC电路的内管保护电路，用于当所述ANPC电路的两个内管两端过压时，分别对内管进行保护；所述ANPC电路的内管保护电路被配置为如上所述的ANPC电路的内管保护电路。
[0023]本技术通过在ANPC电路的两个内管即第二开关管和第三开关管的集电极和
门极之间分别设置有源钳位电路；以第二开关管为例，当关管速度过快，其集电极与发射极之间的电压Vce电压达到过压阈值时，有源钳位电路动作，将集电极电荷重新注入至G级，使第二开关管再次导通，从而延缓了第二开关管的关断速度，减小瞬时电流尖峰，降低了集电极与发射极之间的电压；当Vce降低至小于过压阈值时，有源钳位电路恢复阻断状态，即截止，开关管在关断电平的作用下关断。由此有源钳位电路在ANPC电路的内管可能因Vce过高而损坏时工作，保护两个开关管；在Vce较小时不工作，不影响开关管的关断速度，不会影响开关管的开关损耗，从而尽最大可能得提高了开关管的输出能力，间接提升了产品性能。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ANPC电路的内管保护电路，所述ANPC电路包括六个开关管和六个二极管，其中，每个开关管都反并一个二极管；六个开关管分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，第一开关管的集电极接母线正极，第四开关管的发射极接母线负极，第一开关管的发射极接第二开关管、第五开关的集电极，第四开关管的集电极接第三开关管、第六开关管的发射极，第五开关管的发射极、第六开关管的集电极均接入母线中点，第二开关管的发射极、第三开关管的集电极连接在一起形成桥臂端；其特征在于，所述第一开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管均工作在开关频率为高频的工作状态，所述第二开关管和第三开关管工作在开关频率为工频的工作状态；所述ANPC电路的内管保护电路包括两组有源钳位电路，其中，一组所述有源钳位电路，输入端与所述第二开关管的集电极连接，输出端与所述第二开关管的门极连接；用于在所述第二开关管的集电极与发射极之间的电压大于或等于过压阈值时工作，使所述第二开关管的集电极的电荷流至门极，以延缓所述第二开关管的关断速度；在所述第二开关管的集电极与发射极之间的电压低于所述过压阈值时截止；另一组所述有源钳位电路，输入端与所述第三开关管的集电极连接，输出端与所述第三开关管的门极连接；用于当所述第三开关管的集电极与发射极的电压大于或等于所述过压阈值时工作，使所述第三开关管的集电极的电荷流至门极，以延缓所述第三开关管的关断速度；在所述第三开关管的集电极与发射极之间的电压低于所述过压阈值时截止。2.如权利要求1所述的ANPC电路的内管保护电路，其特征在于，所述有源钳位电路包括钳位单元和防电压反灌单元；所述钳位单元的第一端为所述有源钳位电路的输入端，第二端与所述防电压反灌单元的第一端连接，所述防电压反灌单元的第二端为所述有源钳位电路的输出端；所述钳位单元，用于当其第一端与第二端之间的电压超过过压阈值时导通，并将第一端与第二端之间的电压钳位在第一安全电压。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨远钢，杜建林，
申请(专利权)人：苏州汇川控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：