三电平IGBT变流器电压不平衡机理研究

"该文档主要探讨了一般缓冲电路的模型以及三电平IGBT变流器内部元件（尤其是内外IGBT）电压不平衡的机理。作者赵正毅、魏念荣、赵良炳和韩英铎来自清华大学电机系柔性交流输电研究所。文章通过分析斩波器中的缓冲电路，提出了一个通用的缓冲电路模型，并以此为基础，深入研究了三电平IGBT变流器中内外IGBT的电压不平衡原因。" 正文： 在电力电子领域，缓冲电路是一个关键组件，它用于保护开关器件如IGBT（绝缘栅双极晶体管）免受过电压和电流冲击。文章首先介绍了缓冲电路的一般模型，通过分析缓冲电路的工作原理，揭示了其如何在开关过程中吸收能量、平滑电压变化并减少开关损耗。 接着，作者转向了三电平NPC（中点箝位）变流器的讨论。这种变流器结构因其能提供更平滑的输出电压而被广泛采用。然而，NPC结构的一个潜在问题是在实际运行中，内部的IGBT（内IGBT）和外部的IGBT（外IGBT）可能会出现电压不平衡。文章指出，这种不平衡主要是由于NPC变流器的独特结构以及电路中的寄生电感引起的。 NPC三电平变流器的内部结构导致了电流路径的不同，从而造成了内外IGBT上电压分布的差异。特别是在快速开关转换期间，寄生电感会导致电流的瞬态响应不一致，进而引起电压分配的不平衡。此外，这种不平衡还可能加剧IGBT的热应力，影响器件寿命和系统稳定性。 为了证明这些分析的正确性，文章提供了实验波形数据，这些数据展示了模型和分析的有效性。通过对比理论计算和实验结果，可以清晰地看出缓冲电路模型对于理解和解决三电平变流器中电压不平衡问题的重要性。 关键词：缓冲电路、IGBT、三电平变流器、电压不平衡 这篇论文为理解三电平IGBT变流器的工作特性及其潜在问题提供了深入的见解，对设计和优化此类变流器的控制策略具有指导意义。通过识别电压不平衡的原因，工程师可以采取相应的措施来改善设备性能，提高系统的可靠性和效率。