详细解读ANPC 应用于光伏逆变器
开关电源仿真与实用设计 2022-09-26
ANPC 应用于光伏逆变器

       很早之前发过,再整理发一次

      目前来看,对于1500V组串式光伏逆变器,ANPC将成为主流趋势。


        旧梦尘封休再启,一心只向东流水!

                 ——梁羽生 《绝塞传烽录》


        在标准NPC的基础上,把钳位二极管换成主开关管,就形成了ANPC,用于解决NPC损耗分布不均带来的热不均。根据不同的发波方式,开关管的电流会有所不同,以下分别讨论。

        本篇包含以下的内容:

, 前言

, PWM1

, PWM2

, PWM3

, Vincotech可以提供的产品

, 最后

01

前言

        1,如下图,将NPC的钳位二极管换成主开关管,就形成了ANPC.

02

PWM1

        1,T2,T3=工频管,T1,T4=高频管

        2,T5,T6 电流走diode@PF=1,实际上等同于NPC

T1~T6  Vgate波形

T1~T6  IC波形

@PF=1时,

        1,T1=高频电流,幅值等于电感电流,D1无电流

        2,T2=工频电流,幅值等于电感电流,D2无电流

        3,D5=高频电流,幅值等于电感电流,T5无电流

        4,3,4,6管同上

03

PWM2

        1,T1,T4,T5,T6=工频管,T2,T3=高频管

        2,T5,T6 电流走IGBT@PF=1

T1~T6  Vgate波形

T1~T6  IC波形

@PF=1时,

        1,T1=高频电流,幅值等于电感电流,IGBT处于常开,因此无开关损耗,D1无电流

        2,T2=高频电流,幅值等于电感电流,D2 =高频电流,幅值等于电感电流

        3,T5=高频电流,幅值等于电感电流, IGBT处于常开,因此无开关损耗,D5无电流

        4,3,4,6管同上

很明显在这种应用中,非常有利于SiC MOSFET+IGBT组合实现较高的开关频率

        1,T1,T4,T5,T6 IGBT作为从开关管实现工频

        2,T2,T3 SiC MOSFET作为主开关,实现高频

04

PWM3

        1,T2,T3=工频管,T1,T4,T5,T6=高频管

        2,T5,T6 IGBT/diode均有电流,仿真电流各分摊一半@PF=1

T1~T6  Vgate波形

T1~T6  IC波形

@PF=1时,

        1,T1=高频电流,幅值等于电感电流,IGBT处于常开,因此无开关损耗,D1无电流

        2,T2=工频电流,幅值等于1/2电感电流,D2 =高频电流,幅值等于1/2电感电流

        3,T5=高频电流,幅值等于1/2电感电流,D5 =高频电流,幅值等于1/2电感电流

        4,3,4,6管同上

@PF=1时,仿真理想状态下,

        1,正半周,电流走D5,幅值等于0.5电感电流

        2,负半周,电流走T5,幅值等于0.5电感电流

        3,可以看到D5可以有效的分担T5的电流,以降低损耗,因此这种方式被广泛的采用

下图红色是电感电流,蓝色T5&D5电流

针对PWM3,讨论完全无功的情况,

应用条件如下:

Vbus=800Vdc,Vout=380Vac,

P=0,Q=50KVA,Ipeak=107A,

Fsw=20khz


针对PWM3,讨论完全无功的情况

Va<0,Ia>0,

情况1

        1,D4=高频电流,幅值=电感电流

        2,D3=工频电流,幅值=电感电流

情况2

        1,T6=高频电流,幅值=电感电流

        2,D3=工频电流,幅值=电感电流

针对PWM3,讨论完全无功的情况

Va<0,Ia>0,

情况1

        1,D4=高频电流,幅值=电感电流

        2,D3=工频电流,幅值=电感电流

情况2

        1,T6=高频电流,幅值=电感电流

        2,D3=工频电流,幅值=电感电流

针对PWM3,讨论完全无功的情况

Va<0,Ia<0,

情况1

        1,D2=高频电流,幅值=1/2电感电流

        1,T5=高频电流,幅值=1/2电感电流

情况2

        1,T3=工频电流,幅值=电感电流

        2,D6=高频电流,幅值=1/2电感电流

情况3

        1,T3=工频电流,幅值=电感电流

        2,T4=高频电流,幅值=电感电流

针对PWM3,讨论完全无功的情况

Va>0,Ia>0,

情况1

        1,T1=高频电流,幅值=电感电流

        2,T2=工频电流,幅值=电感电流

情况2

        1,D5=高频电流,幅值=1/2电感电流

        2,T2=工频电流,幅值=电感电流

情况3

        1,T6=高频电流,幅值=1/2电感电流

        2,D3=高频电流,幅值=1/2电感电流

05

Vincotech可以提供的产品

        通过以上的讨论,可以准确的知道不同的应用对于芯片的配置和要求会有所不同,对应PWM2

        通过以上的讨论,可以准确的知道不同的应用对于芯片的配置和要求会有所不同,对应PWM3

06

最后

        1,以前的计算文件回复H6.5就可以获取

        2,另外本人能力有限,如有错误还请私信我,以免误导其他读者。





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