基于Si IGBT和SiC MOSFET的飞跨电容MMC拓扑及其调制策略

作     者：井开源 林磊 殷天翔 黄强 JING Kaiyuan;LIN Lei;YIN Tianxiang;HUANG Qiang

作者机构：华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2022年第48卷第10期

页      面：4060-4071页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(51977093) 湖北省自然科学基金(2019CFA049)。 

主　　题：FC-MMC 混合器件拓扑 改进调制策略 SiC MOSFET Si IGBT 损耗优化 

摘      要：降低模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)子模块电容电压波动对提高MMC功率密度,实现MMC轻型化具有重要意义。在降低MMC子模块电容电压波动的方案中,飞跨电容MMC(flying-capacitor MMC,FC-MMC)以其良好的性能得到了广泛的关注。基于传统FC-MMC方案,提出了一种采用Si IGBT与SiC MOSFET混合器件的FC-MMC拓扑,该拓扑每个桥臂包括两个SiC子模块及多个Si子模块,减少了SiC功率器件的使用量。进而提出了相应的调制策略,将大部分开关动作转移到SiC子模块,充分利用了SiC MOSFET开关损耗低和Si IGBT导通损耗低的优势,在不过多增加成本的情况下,降低了FC-MMC的总损耗。通过实验和损耗分析验证了所提方案的有效性和可行性。