中小功率光伏逆变器用功率模块的发展及应

4 光伏逆变器用三电平功率模块

　　在某些光伏应用中，直流侧电压会达到1000v，如果使用两电平电路，1200v耐压等级的功率模块是必需的。但是器件耐压等级升高，往往意味着损耗可能增大，光伏逆变器效率可能降低。三电平拓扑的引入，有效解决了这些问题。二极管箝位三电平的基本拓扑如图9a）所示，采用两主管串联与中点带箝位二极管的方案，使主管耐压可以降低一半，从而使低压功率器件可以应用于高压变换器中。与传统的两电平逆变器相比较，三电平逆变器还能减少谐波和降低系统损耗。

　　vincotech公司推出的基于标准三电平拓扑的模块型号是p926-l33。根据vincotech的测试结果，针对1000v直流侧电压的光伏逆变器，如果采用二极管箝位三电平结构拓扑，其光伏逆变器的效率高达99.2%，比普通的两电平拓扑效率高出3个百分点。

　　上面提到的igbt+mosfet混合及并联技术同样可以应用于三电平拓扑的功率模块中。由于引入的mosfet内部二极管不能承受大的无功电流，无功电流的流向成为一个问题。为解决这个问题，p965f和p969f在输出和直流母线间增加了1200v二极管，这样能输出无功功率，同时也可以用作高效率的双向逆变器，实现能量的反向变换，为了减少损耗，该二极管推荐使用sic二极管。同时，可见在该拓扑内管igbt的反并联二极管上串联了一个高压二极管，以防止mosfet关断时由于寄生电容而产生反向的充电电流流过igbt反并联二极管

即外管采用mosfet的二极管箝位三电平拓扑；虚线是p969f的效率曲线，即采用mosfet +igbt并联技术的二极管箝位三电平拓扑。比较的条件为：输出能力为10w，开关频率是16ｋhz。在3kw以上时，p969f的优势是显而易见的，在满载时，p969f 比p965f效率高出约0.7%