功率模块的拓扑形式

常见的IGBT拓扑形式有两电平、三电平（NPC型）、ANPC拓扑。

两电平拓扑优点：

● 器件最少，单桥臂仅 2 管

● 叠层母排最简单，2 层铜排

● 控制逻辑最简单，驱动板少

● 热分布天然均匀（仅2管）

● 结构件最少，成本最低

两电平拓扑缺点：

● 器件承受全母线电压

● 1所需 器件，昂贵且开关损耗大

● 输出谐波大

● 交流滤波电感体积最大、最重

● 整机功率密度做不上去

拓扑图如下。

三电平拓扑优点：

●器件承受母线一半的电压，比两电平整，

●输出三电平，谐波小，

●钳位用二极管，硬件比 ANPC 少 2 管，

●交流滤波器体积小，

●主要应用在单向逆变。

三电平拓扑缺点：

●损耗严重不均，热点集中在少数管子

●双向工况热偏载严重

● 中点电位易漂移，控制手段有限

● 整流工况换流路径长，电压尖峰大

● 水冷板要按最热管降额，散热裕度浪费

拓扑图如下

ANPC型优点：

● 所有器件同规格，BOM 标准化

● 多路径换流，损耗可动态调度

● 双向工况热均衡，水冷板利用率高

● 中点电位主动控制，不易漂移

● 整流/逆变均低应力，适合储能

● 输出三电平，滤波器小、功率密度高

● 三相模块可互换，备件统一

ANPC型缺点：

● 单桥臂 6 管，器件最多、成本最高

● 驱动板/门极回路数量最多

● 叠层母排最复杂，端子多、公差要求高

● 控制算法复杂

● 装配工位多，工艺要求高

ANPC型拓扑如下

现在主流PCS功率模块所用的拓扑形式大部分为ANPC拓扑形式