// 講座概述
本系列講座旨在分享功率半導體的原理和相關(guān)應用知識，已發(fā)布的第1-30講主要介紹了功率半導體的基礎知識。從第31講起為大家介紹HVIGBT的一系列相關(guān)知識，以幫助讀者全面了解HVIGBT的工作原理、特性和正確應用方法。
1.1 基于HVIGBT的兩電平電壓源換流器
兩電平換流器電路拓撲機構(gòu)如圖12.1。根據(jù)輸出電壓大小，每個橋臂是由多個HVIGBT串聯(lián)組成，其串聯(lián)的HVIGBT數(shù)量由換流器的額定功率、電壓等級和HVIGBT的耐壓等級決定。相對于接地點，兩電平換流器可以輸出兩個電平，即+Udc/2和- Udc/2，通過PWM來逼近正弦波.
1.2 基于HVIGBT的二極管鉗位式三電平換流器
二極管鉗位式三電平換流器的電路拓撲如圖12.2。與兩電平相比，三電平換流器的輸出電平為+Udc/2、0和- Udc/2，同樣三電平換流器也是通過PWM來逼近正弦波，但是因為其輸出為三個電平，因此輸出的波形質(zhì)量比兩電平要好。隨之而來的，隨著電平數(shù)的增加，控制難度也同樣增加。因為電路中增加了鉗位二極管，所以器件的數(shù)目也有所增加。盡管采用了三電平，但是要達到好的輸出效果，HVIGBT同樣需要比較高的開關(guān)頻率，因此器件的損耗同樣是三電平變流器所面臨的問題。
1.3 基于HVIGBT的模塊化多電平換流器
(MMC-VSC)
模塊化多電平換流器(MMC)的電路拓撲如圖12.3 a所示。其橋臂不是由多個開關(guān)器件直接串聯(lián)而成，而是采用了子模塊(Sub-Module, SM)的級聯(lián)方式。它的工作原理與兩電平和三電平換流器不同，它不是采用PWM來逼近正弦波，而是采用階梯波的方式來逼近正弦波。
MMC的每個橋臂由多個子模塊和一個串聯(lián)電抗器Lo組成，同相的上下橋臂構(gòu)成一個相單元。電抗器Lo的作用是抑制各橋臂直流電壓瞬時值不完全相等而造成的相間環(huán)流，同時還以抑制直流母線發(fā)生故障時的沖擊電流。
