三电平逆变电路原理,三电平逆变器拓扑-KIA MOS管
三电平逆变电路原理
三电平逆变电路主要用于高压、大功率场合，原理是通过特定的拓扑结构和开关控制，使输出电压波形更接近正弦波，从而降低谐波、减少开关损耗，并允许使用耐压较低的器件。
工作原理
常见的三电平逆变器拓扑是中性点箝位型（Neutral Point Clamped，NPC）。该结构在每个桥臂上使用4个电力电子开关器件（如IGBT)和2个箝位二极管，连接在两个串联的直流分压电容（C1=C2)之间。这种设计使得每个开关器件承受的电压应力仅为直流母线电压的一半，从而降低了对器件耐压的要求。
通过控制不同开关器件的通断组合，可以在输出端产生三种不同的电平状态：+Udc/2、0、-Udc/2（其中Udc为直流母线总电压）。
+Udc/2电平：通过导通特定的开关管，将输出端连接到正直流母线与中点之间的电压点。
0电平：通过导通特定的开关管，将输出端连接到中点电位。
-Udc/2电平：通过导通特定的开关管，将输出端连接到负直流母线与中点之间的电压点。
三电平逆变器拓扑
NPC中性点箝位逆变器
这个是一个多电平拓扑，这个拓扑中所有开关都是额定电压设在一半的总线电压，器件的电压应力比较低，因此功率器件开关损耗也相对较低，所以在NPC拓扑中，对于800V-1000V的总线电压，可以使用650V-700V等级的器件，相比1200V器件可以达到更低的开关损耗。
NPC拓扑的输出电流纹波较小，这会优化输出滤波电感的大小，用较小的电感维持相应的THD, 拓扑不仅可以产生较小畸变的输出电压，同时可以最小化开关器件的dv/dt电压应力，从而减小EMI.
这个拓扑提供了功率的双向传输，当开关频率高于50kHz时是更好的选择，因为其低的开关损耗和较高的效率。虽然控制上比较复杂，但是此拓扑改善了功率密度和效率等特性。作为一个双向DC/AC拓扑，它非常适合储能逆变器及光储系统中的逆变部分。
除了上述优势之外，其缺点也显而易见，比如开关器件较多，同时对应的门级驱动器也较多。由于使用了功率二极管，所以其热分布不均匀，热管理也是一个挑战。
ANPC有源中性点箝位逆变器
相对于NPC拓扑而言，如上图所示，ANPC逆变器是一个NPC逆变器的改善版本，NPC拓扑中的二极管在这个拓扑中变为了有源开关。这样的变化，使得系统可以得到更一致的损耗分布，使得热管理更容易，开关的导通电压可以减小，改善了效率和功率密度。ANPC拓扑的其余部分和NPC基本一致。
ANPC的三相逆变器拓扑架构图
上图为ANPC三电平三相逆变器的拓扑架构简图。
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