NPC2三电平拓扑横管过压保护开关逻辑

  设计中应用十分普遍。由下图能够正常的看到，NPC2由四个开关管构成，包含竖管T1/T4，横管T2/T3。

  在市电异常或者逆变器系统故障时，逆变器要不要特殊的开关逻辑，对NPC2拓扑中的横管进行过压保护呢？

  当市电异常时，逆变器启动保护机制，如下图，从波形上看，T1与T2同时开始关断，但因为H5芯片开关速度天然比CS6快很多，即使在关断电阻T2>

  T1的情况下（T2 Rg=40ohm,T1 Rg=20ohm），T1的Vge下降速度依然比T2的Vge下降速度要慢，T2先关断。从波形上看，T2的Vce电压平台维持在780Vdc附近，持续了50us。对于800V母线V的电压平台已经远超于器件的最大CE耐压。虽然下面波形图的管子还没有损坏，但是这在设计中绝对不允许的，需要把电压降低至合理的水平。

  对于这样的一种情况，可能的原因是，线路上杂散电容Cs(或者RC吸收电路上的电容Cs)的电荷无法释放造成。

  如上图，Cs模拟杂散电容(或者RC吸收电容)，以正半周为例，T2比T1先关断：

  左图T1，T2开通T3的电容(Cs)会被充电，电压在+Bus，中图当T2先关断时，Cs的电荷的泄放回路被切断，Cs电压会维持在+Bus，右图当T1关断时，输出电感电流通过T4的二极管续流，AC输出的点会被嵌位到-Bus。从而T2 CE两端电压会在+Bus和-Bus之间，总电压会是2倍Bus，远超横管常用的1倍Bus电压的器件选型。

  如上图，左图，T1开通时，Cs电压为+Bus。中图，当T1先关断，因为T2还在开通，电感在续流情况下，电流会从中点流向AC输出端，Cs电容上的电压会被释放掉至0。右图，当T2关断时，电流通过T4二极管续流，AC输出端被嵌位在-Bus。在T2CE两端的电压为0和-Bus。总电压是1倍Bus电压。与第一种情况相对，T2上电压会减少一半。T2没有过压的风险。

  第二次测试，减小T1 Rg=10ohm,维持T2 Rg=40ohm,从下面的波形能够准确的看出，T1Vge下降速度比T2Vge下降速度要快，T1比T2先关断，T2 Vce电压平台会维持在390Vdc附近，大约为1/2母线电压。可以得知此方法对减少T2过压有很好的效果。

  从上述的分析和实验可知，当横管杂散电容较大(或有RC吸收电路)时，在市电异常或者逆变器系统故障时，逆变器需要加入横管的延时关断策略，以减少横管过压的风险发生。

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