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基于宽禁带半导体的二极管钳位多电平逆变器中开关电压不平衡问题的表征

Characterization of Switch Voltage Unbalance Issue in WBG-Based Diode Clamped Multilevel Inverters

作者 Ali Halawa · Kangbeen Lee · Mikayla Benson · Jinyeong Moon · Woongkul Lee
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 预计 2026年6月
技术分类 拓扑与电路
技术标签 GaN器件 三电平 宽禁带半导体 多电平
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词 宽禁带 GaN 中点钳位 多电平逆变器 电压不平衡 开关器件 功率密度
语言:

中文摘要

基于宽禁带(WBG)半导体的多电平逆变器,特别是氮化镓(GaN)基中点钳位(NPC)拓扑,因其高开关速度、高效率和高功率密度而备受关注。然而,研究发现该拓扑存在独立于直流侧电容电压不平衡之外的开关器件电压不平衡问题,这可能影响系统的可靠性与性能。

English Abstract

Wide bandgap (WBG)-based multilevel inverters, particularly GaN-based neutral-point clamped (NPC) topologies, are gaining widespread attention for their superior switching speed, efficiency, and power density. Despite these benefits, a critical issue observed is voltage unbalance across the switching devices, which occurs independently of the dc-link capacitor voltage unbalance. This phenomenon or...
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SunView 深度解读

该研究针对GaN器件在NPC多电平拓扑中的电压不平衡问题,对阳光电源的高功率密度组串式逆变器及户用光伏逆变器研发具有重要参考价值。随着阳光电源在产品中逐步引入宽禁带半导体以提升效率和功率密度,解决开关电压不平衡问题是确保系统长期可靠性的关键。建议研发团队在设计高频NPC拓扑时,重点优化驱动电路布局与寄生参数匹配,以抑制电压尖峰与不平衡现象,从而提升产品在极端工况下的稳定性。