日前，英飞凌在欧洲PCIM上先容了PrimePack+™封装的全新产品，该产品基于最新的IGBT7芯片技能，大幅提高了额定电流能力，并定义了全新的2300V芯片电压，适用于1500Vdc系统。通过不同的拓扑构造和电压等级组合，有望成为下一代最佳性价比的MW级大功率T型三电平办理方案。
高效率、高可靠性——大功率T型三电平IGBT方案
当前光伏/储能/风电等运用中，单机功率需求越来越大；同时基于整机效率和电网友好考虑，三电平变换器也在逐渐成为新的主流方案。与此同时，在IGBT模块开拓时却常常面临一个棘手问题，如何通过最小化的产品型号知足不同电压等级和功率等级的需求。
如今，我们找到了最佳的办法：将T型三电平拆分为两个标准模块单元，内管为共集电极对管模块，外管为半桥构造的标准模块。选用不同电压的外管即可覆盖大多数的运用需求，且保持封装构造的同等性，如下图所示：
T型三电平方案示意图（左：横管，右：竖管）
大功率运用采取T型三电平的上风
1.导通损耗更低，整体效率更高
IGBT芯片或二极管芯片的输出特性存在一个“knee voltage”，因此两个低压芯片的串联阻抗要大于单个高压芯片。从而T型三电平（NPC2）的导通损耗较I型三电平（NPC1）低，尤其在在1.5kHz~4kHz开关频率下，整体效率上风明显。
2.单一换流回路，方便调试优化
二极管钳位三电平（NPC1）换流路径因功率因数而改变，长换流路径杂感较大，对IGBT关断和二极管反向规复都是很大寻衅。T型三电平（NPC2）只有单一换流回路，易于优化布局设计，改进开关波形，扩大安全事情区。
3.简化开关时序，及时故障保护
二极管钳位三电平（NPC1）须要严格遵守开通时“先内后外”，和关断时（含故障保护）“先外后内”，否则内管极易因承受全体母线电压而过压破坏。T型三电平（NPC2）无这些顾虑，可以放心开关操作且内管也可利用短路保护功能。
4.省去均压电阻，简化外围电路
I型三电平（NPC1）在负载电流续流阶段，存在两个器件（T1/T2 或T3/T4）事情在串联模式，其静态分压由泄电流决定。而泄电流受内外管结温的影响。为肃清此影响须要在内管额外并联电阻来逼迫分压，其损耗可高达10W以上。T型三电平（NPC2）不须要此分压电阻，可以简化外围电路，节省物料本钱。
5.损耗均匀，芯片面积利用最大化
三电平拓扑受事情模式的影响，芯片损耗分布不均而导致芯片整体有效利用率不高。T型三电平（NPC2）多象限运行时换流路径相对固定，因此芯片利用率高于I型三电平（NPC1）。
6.功率端子并联，降落封装内寄生电阻损耗，并提高载流能力
大功率运用中，IGBT器件封装的内阻不可忽略。例如1000A有效值电流，在0.5mΩ的封装内阻上可产生数百瓦的损耗。此损耗不仅影响整机效率，也会导致铜排温升过高影相应用。T型三电平方案（NPC2）采取IGBT模块并联组合办法，整体内阻可降至I型三电平方案（NPC1）的1/4，可降落寄生电阻损耗并提高载流能力。
Q&A
Q1: 多个模块拼装的办法，会不会导致整体换流回途经长、杂感过大？
A1：PrimePack™是低杂感封装构造，内部采取了铜排叠层办法连接各个DCB，芯片均匀分布。当组成T型三电平时，仍构成较小的回路面积，其换流路径杂散电感可实现30nH以内。须要把稳的是：PrimePack™组合办法芯片分布均匀，动静态均流较独立三电平封装更佳，利于提高大电流系统的鲁棒性。
Q2: 如果要添加snubber接管电路的话，该如何放置？
A2：Snubber接管电容可进一步降落换流回路杂感，抑制震荡和减小尖峰，有利于扩充芯片安全事情区（在更高的直流电压下开关）。一样平常有两种办法，可根据实际运用来选择，如下图所示（办法1-用来降落换流杂感，办法2-重点保护外管过压）：
Q3: 在1000V系统中，内管利用1200V的芯片，效率方面是否比650V或750V芯片低？
A3：从半导体特性上看，高压芯片的确要比低压芯片导通压降略高。但基于第七代芯片技能的设计对此进行了优化，其IGBT/Diode芯片导通压降只有1.3V/1.6V，已经优于前代的650V/750V芯片，因此同一款器件可以适用于不同电压等级的方案中。
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