[发明专利]CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器

说明书

本发明提供了一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，包括CoolMosfet Snpc1、CoolMosfet Snpc2、CoolMosfet S2、CoolMosfet S3、IGBT S1、IGBT S4以及二极管D1和二极管D2；同时提供了采用上述拓扑电路的逆变器。本发明的拓扑回路零电平导通经过两条并联支路，且CoolMosfet沟道电阻极低，逆变电路导通损耗将大大降低，有效降低二极管钳位三电平零电平导通损耗；由于防直通电感的存在，PWM信号不需要加入死区；没有钳位二极管的反向恢复损耗，进一步降低了电路导通损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子变流技术领域，具体涉及一种新型CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器。

背景技术

传统二极管钳位三电平拓扑电路(D-NPC)的固有拓扑结构决定了其存在局限性。由图1所示，I型二极管钳位三电平拓扑是由4个纵向IGBT(绝缘栅双极晶体管)即S1，S2，S1c，S2c和2个横向钳位二极管(Dnpc1，Dnpc2)组成。传统I型三电平拓扑电路的固有拓扑结构决定了其存在局限性。

如图2所示，分析I型二极管钳位三电平拓扑工作过程可知，当桥臂输出正负电平时，电流都需要经过两个功率管(即IGBT+IGBT，或者二极管+二极管)，这里定义为长导通路径。另外钳位二极管在每个PWM周期，当正或负电平和零电平切换时，都存在二极管反向恢复损耗，导致I型拓扑结构损耗较大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路及逆变器，利用同步整流原理，能够有效减小传统二极管钳位逆变器损耗，提高逆变器转换效率。

CoolMosfet是一种沟道式栅极MOSFET，是将垂直导电型VDMOSFET中的“T”导电通路缩短为两条平行的垂直型导电通路，从而降低通态电阻。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路，包括CoolMosfet Snpc1、CoolMosfet Snpc2、CoolMosfet S2、CoolMosfet S3、IGBT S1、IGBTS4以及二极管D1和二极管D2；其中：

IGBT S1、CoolMosfet S2、CoolMosfet S3、IGBT S4串联形成回路，CoolMosfetSnpc1漏极连接于IGBT S1、CoolMosfet S2之间，CoolMosfet Snpc1源极与直流侧电容中点相接，CoolMosfet Snpc2源极连接于CoolMosfet S3、IGBT S4之间，CoolMosfet Snpc2漏极与直流侧电容中点相接；

所述二极管D1与二极管D2在电路中的连接点位置为如下任一种：

第一种：二极管D1阳极连接于CoolMosfet S2源极，阴极连接于IGBT S1集电极，二极管D2阳极连接于IGBT S4发射极，阴极连接于CoolMosfet S3漏极；

第二种：二极管D1阳极连接于CoolMosfet S3漏极，阴极连接于IGBT S1集电极，二极管D2阳极连接于IGBT S4发射极，阴极连接于CoolMosfet S2源极。

优选地，所述CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的输出端还设有防直通电感。

优选地，在CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的正电平和零电平转换；

在CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负半周期内，CoolMosfet中点钳位I型三电平拓扑电路的负电平和零电平转换。