低壓MOS在多電平逆變器上的應用-REASUNOS瑞森半導體

一、前言

多電平逆變器，是一種新型逆變器。常規逆變器，在單橋臂上采用單個(gè)開(kāi)關(guān)器件。多電平逆變器在單橋臂上包含多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)器件，能夠精細地控制輸出電壓。將逆變輸出的正弦波進(jìn)行微分，微分數量越多，越接近正弦波。常見(jiàn)的多電平逆變器有三、五、七電平等。其功率開(kāi)關(guān)元件工作在較低的頻率上，使功率元件的開(kāi)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(diǎn)是需要用到更多數量的功率開(kāi)關(guān)元件，對驅動(dòng)調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(jiàn)于普通二電平逆變器電路的一部分。通過(guò)上下兩個(gè)橋臂組成，實(shí)際應用中根據應用場(chǎng)景不同，分為單相和三相。MOS管Q1和Q2位于電壓源和地線(xiàn)之間，通過(guò)控制Q1和Q2的通斷，由中點(diǎn)輸出所需電壓。（見(jiàn)圖1）

二電平逆變器工作波形如圖所示，輸出電壓有兩個(gè)電平，當Q1導通，Q2關(guān)斷時(shí)為U（電壓源電壓），當Q1關(guān)斷，Q2導通時(shí)為0（接地電壓）。（見(jiàn)圖2）

二電平逆變器每個(gè)橋臂中只有一個(gè)開(kāi)關(guān)器件，而多電平逆變器每個(gè)橋臂中有多個(gè)開(kāi)關(guān)器件串聯(lián)而成。（見(jiàn)圖3）

工作周期分別為Q1和Q2導通，Q2和Q3導通，Q3和Q4導通。輸出電壓有三個(gè)電平，Q1和Q2導通時(shí)為U，Q2和Q3導通時(shí)為U/2，Q3和Q4導通時(shí)為0。（見(jiàn)圖4）

假如以上兩個(gè)逆變器的電壓源電壓都是U時(shí)，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(gè)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(gè)器件的電壓也是U/2。因此，對于三電平逆變器，每個(gè)開(kāi)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

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