提高NPC三电平变换器可靠性：SSOA刻画与保护设计

本文主要探讨了中点箝位型三电平变换器系统的安全工作区刻画及其实际应用。中点箝位型NPC（Neutral-Point-Clamped）三电平变换器因其在工业领域的广泛应用，如风力发电、变频器和微电网，因其优越性如降低功率管承受的直流侧电压、减少谐波含量和开关损耗而备受关注。然而，随着结构复杂度的提升，控制难度增加，故障风险也随之增大。 作者们针对这一问题，结合变换器的拓扑结构、直流母线的杂散参数、控制系统延迟以及温度等因素，构建了一种数学模型来定义变换器系统安全工作区（SSOA）。这个模型旨在定量分析结温（即功率器件的温度）和风速对SSOA边界的影响，通过三维立体图形直观展示不同条件下的安全工作区域。这种方法旨在提高变换器的可靠性，确保其在异常情况下的稳定运行。 在实验层面，文章将这种方法应用于一个55千瓦/380伏的样机，通过实际保护设计验证了基于SSOA设定的保护边界的有效性。结果显示，SSOA能够有效地防止因过热或外部环境因素导致的故障，从而增强变换器的可持续运行能力。这表明，对于中点箝位型三电平变换器，精确评估和管理其工作区域对于保障系统整体性能和可靠性至关重要。 总结来说，本文的贡献在于提出了一种全面考虑多种因素的SSOA刻画方法，为中点箝位型三电平变换器的设计和故障预防提供了有力工具，有助于提升电力电子设备在实际应用中的稳定性与效率。