ANPC,拓撲,PWM1,PWM2,PWM100,IGBT,源中點鉗位技術,風電變流器,電池儲能,光伏發電

以下我們從換流路徑，調制策略和芯片損耗分布等方面進行介紹，結合仿真以分析ANPC在實際案例中的損耗情況以及對於半導體器件的要求。

由於ANPC拓撲拓展了兩條新的零電平電流路徑，可以通過采用不同的調制策略優化各個管子損耗分布以提升效率，NPC1的零電平路徑如下圖2，分別為D5→T2(0+)和T3→D6(0-)。ANPC額外增加了兩條新的路徑，分別為T6→D3(0+)和 D2→T5(0-),其他正電平和負電平電流路徑未發生變化。

基於新增的換流路徑，定義電流流出橋臂為正，以電壓電流分為四個象限進行分析：

    ▪︎ V＞0，I＞0，T1→T2可換流到T6→D3或D5→T2

    ▪︎ V＜0，I＜0，T3→T4可換流到T3→D6或D2→T5

    ▪︎ V＞0，I＜0，D1→D2可換流到D2→T5或T3→D6

    ▪︎ V＜0，I＞0，D3→D4可換流到T6→D3或D5→T2

通過選擇不同的電流路徑對應不同的調制策略，較常見的調制策略有ANPC-PWM1,ANPC-PWM2以及零電平雙續流調制策略ANPC-PWM100等。

這種調制策略和NPC1換流路徑類似，通常稱為ANPC-PWM1調制方式，主要特點是:

     ▪︎換流路徑最小，尖峰電壓可以得到更好的抑制。

     ▪︎T1/T4, T5/T6均是半周期高頻切換；T2/T3則是常通或常閉，半周期進行一次切換，產生的損耗為大多為導通損耗。ANPC-PWM1,T2/T3只有導通損耗，適用於對無功輸出能力要求高的場景，例如SVG和高低壓穿越的場景。

功率器件厂家会结合ANPC-PWM1的调制策略,针对各个位置的器件开通特性进行组合，英飞凌具有广泛的芯片类型和开发经验，可以使用高速芯片作为需要高频开关T1/T4/T5/T6，使用低饱和压降的芯片用来做低频开关T2/T3，通过最适配的芯片组合，进一步提升模块的效率。

這種調制策略和APNC-PWM1呈現不同特點，稱為ANPC-PWM2調制方式，特點是:

▪︎換流路徑較大，相較於ANPC1-PWM1會增加較大的換流回路雜感，IGBT關斷尖峰電壓需要重點進行關注。

▪︎在ANPC-PWM2中，僅有T2和T3是全周期高頻切換，剩余位置的芯片均是半周期常通或常關狀態，且半周期進行一次切換，產生的損耗基本為導通損耗。

另外在輸出正電平T1/T2開通和輸出負電平T3/T4開通時，相對應的T5/T6鉗位二極管開通可以均衡T3/T4以及T1/T2兩端電壓，將母線電壓均衡分布在兩個管子上。

同樣根據此調制策略的特點，可以在三電平模塊中將T2/T3配置為高頻SiC芯片，其余芯片以飽和壓降小的芯片為主，以達到高效的目的。