低壓MOS在多電平逆變器上的應(yīng)用

一、前言

多電平逆變器，是一種新型逆變器。常規(guī)逆變器，在單橋臂上采用單個開關(guān)器件。多電平逆變器在單橋臂上包含多個串聯(lián)開關(guān)器件，能夠精細(xì)地控制輸出電壓。將逆變輸出的正弦波進(jìn)行微分，微分?jǐn)?shù)量越多，越接近正弦波。常見的多電平逆變器有三、五、七電平等。其功率開關(guān)元件工作在較低的頻率上，使功率元件的開關(guān)損耗減小，產(chǎn)生的電磁干擾較小，逆變器效率更高。缺點是需要用到更多數(shù)量的功率開關(guān)元件，對驅(qū)動調(diào)制以及測試驗證的技術(shù)要求更高。

二、多電平逆變器工作原理

橋式電路常見于普通二電平逆變器電路的一部分。通過上下兩個橋臂組成，實際應(yīng)用中根據(jù)應(yīng)用場景不同，分為單相和三相。MOS管Q1和Q2位于電壓源和地線之間，通過控制Q1和Q2的通斷，由中點輸出所需電壓。（見圖1）

二電平逆變器工作波形如圖所示，輸出電壓有兩個電平，當(dāng)Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷時為U（電壓源電壓），當(dāng)Q1關(guān)斷，Q2導(dǎo)通時為0（接地電壓）。（見圖2）

二電平逆變器每個橋臂中只有一個開關(guān)器件，而多電平逆變器每個橋臂中有多個開關(guān)器件串聯(lián)而成。（見圖3）

工作周期分別為Q1和Q2導(dǎo)通，Q2和Q3導(dǎo)通，Q3和Q4導(dǎo)通。輸出電壓有三個電平，Q1和Q2導(dǎo)通時為U，Q2和Q3導(dǎo)通時為U/2，Q3和Q4導(dǎo)通時為0。（見圖4）

假如以上兩個逆變器的電壓源電壓都是U時，理論上二電平逆變器的輸出電壓振幅是U，因為輸出電壓為U和0，每個器件上施加的電壓也是U。而三電平逆變器的輸出電壓振幅是U/2，因為輸出電壓為U、U/2和0，那么施加到每個器件的電壓也是U/2。因此，對于三電平逆變器，每個開關(guān)器件上施加的電壓變?yōu)槎娖侥孀兤鞯囊话?，可使用耐壓減半的器件。

三、選型推薦

瑞森半導(dǎo)體低壓MOS系列，突破性的FOM優(yōu)化，覆蓋更多的應(yīng)用場景。極低導(dǎo)通電阻，低損耗，高雪崩耐量，高效率。產(chǎn)品穩(wěn)定，性能可靠，滿足惡劣環(huán)境工況下使用。多種封裝，多種內(nèi)阻，多種耐壓，產(chǎn)品參數(shù)系列齊全，滿足不同電壓，不同功率的多電平逆變器使用要求。