三电平电路损耗分析及温升优化方法研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.02.004

电器与能效管理技术 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (2): 24-28.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.02.004

三电平电路损耗分析及温升优化方法研究

陈坤鹏¹, 肖文勋²

1.上能电气股份有限公司, 江苏无锡 214000
2.华南理工大学电力学院, 广东广州 510000

收稿日期:2024-10-26 出版日期:2025-02-28 发布日期:2025-03-31
作者简介:陈坤鹏(1979—),男,工程师,主要从事光伏逆变器、电能质量优化设备等电源产品研究。|肖文勋(1979—),男,副教授,博士,研究方向为电力电子系统稳定性分析与控制。

Research on Method of Three-Level Circuit Loss Analysis and Temperature Rise Optimization

CHEN Kunpeng¹, XIAO Wenxun²

1. Sineng Electric Co.,Ltd., Wuxi 214000, China
2. School of Electric Power Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510000, China

Received:2024-10-26 Online:2025-02-28 Published:2025-03-31

摘要/Abstract

摘要：

针对二极管中点箝位(NPC)三电平电路损耗分布不平衡的问题,采用有源中点箝位(ANPC)三电平电路,选择不同的电流通路将器件损耗分散在不同的开关管上。通过损耗的理论计算、热仿真以及实验验证,对两种电路的器件损耗和温升展开对比分析。结果表明,ANPC电路对于平衡器件损耗,降低器件温升,有显著的作用。

关键词: 三电平电路, 损耗分析, 温升优化, 平衡器件

Abstract:

Aiming at the problem of unbalanced loss distribution in the diode neutral-point-clamped (NPC) three-level circuit,the active neutral-point-clamped (ANPC) three-level circuit is adopted.Different current paths are selected to disperse the device losses among different switching tubes.Through theoretical calculation of losses,thermal simulation and experimental verification,the comparative analysis of the device losses and temperature rises of the two circuits is carried out.The results show that the ANPC circuit has a significant effect on balancing the device losses and reducing the device temperature rise.

Key words: three level circuit, loss analysis, temperature rise optimization, balance device

中图分类号:

TM46

陈坤鹏, 肖文勋. 三电平电路损耗分析及温升优化方法研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(2): 24-28.

CHEN Kunpeng, XIAO Wenxun. Research on Method of Three-Level Circuit Loss Analysis and Temperature Rise Optimization[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(2): 24-28.

图/表 11

图1

表1

图2

表2

表3

表4

图3

图4

图5

图6

表5

参考文献 10

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参数	器件					单相汇总
参数	VT1、VT4	VT2、VT3	VD1、VD4	VD2、VD3	VD5、VD6	单相汇总
损耗/W	13.9	25.5	4.1	4.1	15.8	126.8

参数	器件						单相汇总
参数	VT1、VT4	VT2、VT3	VT5、VT6	VD1、VD4	VD2、VD3	VD5、VD6	单相汇总
损耗/W	15.1	9.3	17.4	3.7	9.3	7.6	124.8

电路	器件	外壳温度/℃	结壳温差/K	芯片结温/℃
NPC	VT1	57.0	5.3	62.3
	VT2	74.4	9.7	84.1
	VT3	76.8	9.7	86.5
	VT4	61.2	5.3	66.5
	VD5	55.2	7.3	62.5
	VD6	57.6	7.3	64.9
ANPC	VT1	57.6	5.7	63.3
	VT2	59.8	3.5	63.3
	VT3	60.6	3.5	64.1
	VT4	62.4	5.7	68.1
	VD5	64.7	6.6	71.3
	VD6	68.5	6.6	75.1

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Research on Method of Three-Level Circuit Loss Analysis and Temperature Rise Optimization

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工况	输出电平	VT1	VT2	VT3	VT4
工况1	+	通	通	断	断
	+(死区)	断	通	断	断
	0	断	通	通	断
工况2	+	通	通	断	断
	0(死区)	断	通	断	断
	+	断	通	通	断
工况3	0	断	通	通	断
	-(死区)	断	断	通	断
	-	断	断	通	通
工况4	0	断	通	通	断
	0(死区)	断	断	通	断
	-	断	断	通	通

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