高效率光伏逆变器应用的创新拓扑介绍.pdf

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1、高效率光伏逆变器应用的创新拓扑介绍InnovativeTopologiesforHighEfficientSolarApplicationsMichaelFrischVincotechGermanyErnoTemesiVincotechHungary吴鼎VincotechChina韩军VincotechChina摘要：由于太阳能电池板效率瓶颈的存在，人们对于光伏太阳能逆变器效率是特别的关注，效率已经是光伏太阳能逆变器最重要的衡量指标。本文详细介绍了一种高效光伏逆变器拓扑，并针对此拓扑介绍Vincotech公司的太

2、阳能专用模块以及通用的驱动设计。关键词：高效率光伏逆变器功率器件驱动电路Abstract:Becauseofthebottleneckofthephotovoltaicpanel’sefficiency,peoplepaymoreattentiontotheefficiencyofsolarinverters.Efficiencyisthemostimportantfactorofsolarinverters.Thisarticledescribesahighefficienttopologyofsolarinv

3、erters,theuniquepowermodulesofVincotechforsolarinvertersandthedesignofdrivecircuit.一前言由于厂家都朝着高效率的目标赛跑，在发展新兴的电力电子变换产品中，高效率拓扑越来越多的被人们拿来考虑。先进的、且有严格效率要求的功率模块技术的应用，使得一些老的众所周知的想法重焕新生。在这片文章中，详细介绍了适用于新型光伏逆变器的MOSFET-IGBT并联技术及其采用这种技术的功率模块。大家知道，MOSFET相对于IGBT，无论轻载还是重载都具有

4、较小的开关损耗。在导通损耗方面，MOSFET轻载时导通损耗较小，重载时较大；而IGBT则刚还相反。基于以上原因，MOSFET和IGBT的结合，将带来两个方面的基本改善。重载的时候，开关损耗集中在MOSFET上，导通损耗集中在IGBT上；轻载的时候，开关和导通损耗都集中在MOSFET上。（图1）图1：MOSFET-IGBT并联开关对于MOSFET-IGBT并联开关，它的工作原理其实十分简单。MOSFET先开通，后关断，这样整个开关损耗都将集中在MOSFET上。（图2）导通损耗方面，轻载的时候，由于MOSFETRds

5、(on)较小，MOSFET承受大部分电流；反之重载的时候，IGBT承受大部分电流。在轻载的时候，由于IGBT没有完全导通，在整个功率段内拖尾电流损耗都可以有效的去除。因此，采用这种拓扑，使得提升整个功率段效率以及最大效率成为可能。IGBTMOSFET图2：MOSFET-IGBT并联开关工作示意图二门极驱动设计刚才我们提到MOSFET-IGBT并联开关工作的基本原理，对于这样的时序控制，以下几种不同的驱动可以采用。1.两路独立的驱动信号分别驱动MOSFET和IGBT此种电路采用具有两路独立驱动的IC来做驱动电路，常

6、用的可以采用IXDN402。它具有最大的灵活性和最优的驱动效果。通过控制MOSFET关断时的延时，可以发掘出这种开关的最大效率优势。它的缺点也是显而易见，电路复杂，成本较高。2.单一驱动信号分出两路独立回路分别驱动MOSFET和IGBT(图3)此种电路从驱动IC单一输出端分出两路独立的驱动电路，通过调节驱动电阻阻值的大小，来实现MOSFET先开通，后关断。图3：单一驱动器分出两路独立驱动回路3.单一驱动器且单路门极直接连接驱动MOSFET和IGBT（图4）这种办法可以通过以下图3的驱动电路来实现。MOSFET的门

7、极驱动电路有的集成在模块内部，它相比于图3中的独立驱动回路电路，动态响应会稍差一点。图4：单一驱动器且单路门极连接驱动MOSFET和IGBT4.直接连接采用直接连接的驱动方式也是可能的。采用标准的门极驱动电路，只能有效的减少开通损耗，并不能有效减少关断损耗。不过这也可以明显的降低总的开关损耗。为了减小关断损耗，可以采用三电平的门极驱动信号，并且采用门极开启电压较高的IGBT器件。IGBT在驱动信号的第二级电平出现的时候关断，这样在门极驱动电压从第二级电平到0V之前，MOSFET将承受功率回路电流。此种设想的引入条

8、件是IGBT和MOSFET具有相对较大的门极开启电压容差。三创新拓扑的设想MOSFET-IGBT并联开关想法适合于所有以IGBT和MOSFET为功率器件的拓扑中。针对IGBT的拓扑，它有明显的开关损耗；而针对MOSFET的拓扑，它又具有明显的静态导通损耗。所有，采用这种MOSFET-IGBT并联开关，对于效率的改善具有重要的意义。对于光伏逆变器，人们可能对以下拓扑更感兴趣