三电平变换器无感母排设计.pdf

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1、《电气自动化)2013年第35卷第5期电力系统及其自动化PowerSystem＆Automation三电平变换器无感母排设计陈静(淮阴师范学院物电学院，江苏淮安223300)摘要：为了抑制大功率三电平变换器关断过电压的产生，从减小连接线路杂散电感出发，对无感叠层母排结构合理设计。首先，根据三电平变换器的拓扑结构和工作原理，阐述产生尖峰电压的四种强迫换流回路。然后，基于电磁场理论，提出回路面积最小化的无感母排设计原则，并应用到三电平防爆变换器中。实验结果表明，所用无感母排设计方法合理，有效抑制器件关断过电压，提高系统工作可靠性。关键词：三电平；叠层母排；关断过电压；杂散电感；电磁干扰DOI：

2、10．3969／j·issn．1000-3886．2013．05．023[中图分类号]TM464[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)05—0064—03NOn．inductiveBusbarDesignforThree-leveIConverterCHENJing(Schoolofics，Electronic&ElectricalEngineering，HuanyinNormalUniversity，HuaianJiangsu223300，China)Abstract：Inordertosuppressthegenerationofshutofovervohagein

3、three·levelconve~er-thispaperdesignsastructureofnon—inductivelaminatedbusbarreasonablyaccordingtoreducingstrayinductanceinconnectioncircuit．Firstofall，basedonthetopologyandworkingprincipleofthree-levelconverter，fourforcedcommutationcircuitsgeneratingpeakingvohageareanalyzed．Then。undertheelectromag

4、neticfieldtheory-basicprinciplesofanon·inductivebusbarstructureareproposedbyminimizinglooparea．Theseprinciplesareappliedtothethree-levelexplosion—proofconverter．Theexperimentalresultsshowthatthedesignmethodoflaminatedbusbarisreasonable，andcaneffectivelysuppressshutofovervoltageofpowerdevices，which

5、providesdesignideasandreferencevalueforapplicationoflaminatedbusbar．Keywords：three-level；laminatedbusbar；shutofovervoltage；strayinductance；EM10引言目前，高压变频器因其处理功率大、开关频率高，回路杂散电感不容忽视。功率器件关断过电压，一方面是变频器主要EMI干扰源之一；另一方面，导致开关损耗增加，限制了开关频率进一步提高。因此，降低变频器杂散电感尤为重要。而叠层母排的应用，可抑制器件暂态过电压，降低空间EMI，提高变频器工作的可靠性。1三电平变换器电

6、压尖峰的产生中点箝位型(NeutralPointClamped-NPC)三电平变换器拓扑如图1所示。每相桥臂由四个IGBT(Sxl—Sx4)、四个反并联二极管和两个箝位二极管(Dxl、Dx2)组成，其中x=a、b、C。输出图1NPC三电平变换器拓扑结构电压有三种取值：+Ud．／2、0、一Ud／2，对应三种开关状态1、0、NPC三电平变换器共有14种基本换流模式，其中8种为强一1。迫换流，6种自然换流。经分析得出，有4种强迫换流回路是开关暂态中，回路杂散电感及高di／dt，导致器件产生关断过电压尖峰产生的原因，标记为：回路A、回路B、回路c、回路D，如电压，击穿器件]。该关断过电压产生的表达

7、式为：图2所示。规定负载电流方向：由直流侧流向负载侧时，定义为正方向(i>0)；由负载侧流向直流侧时，定义为负方向(i<0)。U。=L(1)以图2(a)为例，Sal关断且Sa3开通时，实线电流减小，虚线其中U。是关断过电压过，是关断电流，Lstray是回路总杂散电流增大，强感性负载电流i，不变。这两路突变电流会回路杂电感。可以看出，器件关断电压尖峰与回路杂散电感值有关，减散电感上产生感应电压。这些连接线路和器件构成一个换