逆变三电平“1”字型的限流方式

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逆变输出具有不确定性，在有些负载的合闸瞬间，输出会出现很大的冲击电流，对于这种瞬间冲击电流，若不采取相应的措施，对逆变器的可靠工作会有较大的影响，


图2-1 逆变三电平控制其中 Q1和Q4 为主管， Q2和Q3 为辅管， Q1和Q3 互补， Q2和Q4 互补。正半周时 Q2常通， Q4常关，Q1 Q3和 互补。负半周时 Q3常通， Q1常关， Q2和Q4 互补。当电感电流过大，触发强限时，动作时序为关管子->延时一段时间->释放管子。下面分别对其进行分析设计。2.1 发生强限，关管子动作当发生限流时为了让电流减小，需关闭 Q1和Q4 ，RCD载二次投载或者C载瞬投瞬间，输出电压发生剧变，会有输出电压和电感电流方向相反的情况，假设电感电流为正，输出电压为负，发生强限时若保持 Q2和Q3 导通，则如下图2-2所示

图2-2 强限不关中间管从图中可以看出 Q2和Q3 续流时，电压和电感电流方向相同，电感电流增长，起不到限制电流的作用。所以为了避免这种情况，当发生限流时要4个管子都关闭，假设4个管子同时关闭，以正边为例，则如图2-3所示

图2-3 4管同时关闭示意图从图2-3中可以看出，发生强限前，电感电流为正， Q1和Q2 导通，Q1 和 Q2之间的电压U2为+ BUS， Q2续流回路中snubber电容 C1上的压降为+BUS，此时若发生强限，四个管子同时关闭， C1上的电量没有回路释放，保持为+BUS；电感电流保持正向不变，通过 Q3和Q4 的体内二极管续流，所以 Q2和Q3之间的电压 变为-BUS， Q2上压降为 U2-U3=2*BUS。由上可知，在关闭Q1 和Q4 ，需要延时一段时间，保证 C1和C2上的电量释放完全后再关闭 Q2和Q3 ，其中C1和C2的电容值很小，延时时间>2uS 即可以满足要求。最后确定强限发生时，先关 Q1和Q4 ，延时时间>2uS, 再关闭 Q2和Q3 ，则无论电流方向和驱动时序如何都不会导致逆变开关管spike超标，以正边为例，如图2-4所示











图2-4强限发生时管子动作2.2强限后时间长度的选择当4个管子全部关闭后，电感电流迅速下降。发生强限后，如果时间较长，电感电流有可能会发生反向流通，以强限后电感电流为正为例，如图2-5所示:

图2-5 4管全关电流反向示意图由上图可以看出，刚发生强限时电感电流为正，通过 Q3和 Q4的体二极管续流，Q3和Q4 之间的电压 U4为-BUS， Q3续流回路中的 C2上的电压也为-BUS，当电感电流反向后， C2上的电量没有回路进行释放，保持为-BUS即 U4= -BUS ，电流通过 Q1和 Q2体内二极管续流，U3= +BUS ， Q3上压降为 U3-U4=2*BUS。所以强限后时间长度需要进行合理的选择，一个是确保电感电流的大小得到遏制，一个是确保电感电流不会反向。2.3 强限结束后，释放管子动作强限结束后，可供选择的释放管子的方式有1. 直接恢复正常的驱动方式，以正边驱动为例，如图2-6所示。

图2-6如图2-6所示，这种情况下，同样由于 Q3续流回路中的 C2上的电压没有回路释放，导致Q3上有两倍BUS的压降先开通Q2和Q3 管，再恢复Q1和Q4 驱动，以正边为例，如图2-7所示




图2-7 释放管子正确时序图由图2-7（a）可以看出，必须要 Q2和Q3同时导通，才不会有spike超标的问题, 从图2-7（b）可以看出，即使 Q3不导通，也不会有spike超标在强限发生后，逆变输出占空比有可能超过95%且IGBT需要一定的导通时间，所以为了保证Q2和Q3 可以得到可靠导通，且续流回路中的snubber电容电量充分放电，需要强制延时2us。最后确定强限发生后的正确操作时序为：先关主管，延时2us以上再关副管，选取合理的4个管子同时关断时间，然后开Q2和Q3 ，强制执行2us以后再恢复主管动作。在恢复时，会在驱动的上升沿增加死区时间，所以在 Q1导通前， Q3会先关闭，不会出现Q1 ，Q2和Q3 同时导通的现象。免责声明：本文来源@艾伊电源，版权归原作者所有，如涉及作品版权问题，请及时与我们联系，谢谢！

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