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深度 | 两种ANPC拓扑的调制方式以及实际应用探讨

原创：Tristan IGBT应用之家6月14日

ANPC拓扑是NPC拓扑结构的一种改进型。在“I”型NPC结构的基础上增加了两个开关管，可以主动控制中性点回路的切入,ANPC拓扑结构相对于NPC结构，可以通过调整开关模式来优化损耗分布来提高输出功率和利用效率。本文介绍两种调制方式，并基于这两种调制方式来设计和配置模块，然后分别分析各自的应用特点以及设计问题等。

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ANPC简介

ANPC结构是基于“I”型NPC结构（下面讲NPC如不特殊说明，均指的是“I”型结构NPC）发展出来的一种改进型。我们在讲NPC结构的时候会谈到他的一个缺点就是损耗分布不均匀，会导致温升不均衡，进而限制模块的功率输出能力（请参考-> 深度 | NPC 三电平拓扑原理及特点）。而ANPC结构由于多了两个开关管以及相应的两个中性点换流回路（如下图），可以更加灵活任意的配置开关管可以使损耗没有那么的不均衡，从而能一定程度上提高模块的输出功率。

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图 1，ANPC拓扑结构图以及增加的环流回路

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目前很多研究多关注于如何更好的平衡损耗分布和结温控制，因此一种动态调整开关策略的控制方法被广泛的研究，如下图2。这种方法可以在不同工况下动态的调整开关策略以平衡不同开关之间的结温从而实现更高的功率输出。然而这样控制起来会很复杂，需要实时的计算损以及结温变化，如下图2。很难说这样的控制策略可以应用到实际系统中。根据开关器件的特点，采用固定的调制方式，合理利用开关模式，其实更容易应用到实际产品中。

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图 2，实时的结温控制策略框图

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两种调制方式