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

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.02.004

Abstract

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

CLC Number:

TM46

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.

Figures/Tables 11

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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

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