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三电平逆变器IGBT驱动电路电磁兼容研究0 引言近年来，二极管箝位型三电平逆变器在高压大功率场合的应用得到广泛的研究。
与普通两电平逆变器相比，三电平逆变器改善了输出电压波形，降低了系统的电磁干扰，并且可用耐压较低的器件实现高压输出。
电路拓扑。
三电平逆变器系统结构，主要有不控整流电路、三电平逆变器、滤波器以及驱动电路、采样电路和DSP数字控制电路等。
设计时使用了6个带有两路驱动信号输出的IGBT驱动电路。
从系统结构图可以看到，IGBT的驱动电路连接着数字控制电路与逆变器主功率电路，是逆变器能否正常工作的关键所在。
由于驱动电路靠近IGBT器件，而且其中强电信号与弱电信号共存，可能受到的电磁干扰更为严重，因而IGBT驱动电路的EMC设计也是影响着整个逆变器系统工作性能的关键问题。
本文将分析三电平逆变器系统中会对IGBT驱动电路产生影响的主要干扰源及耦合途径，并重点讨论IGBT驱动电路的EMC设计。
1 干扰源及耦合途径对IGBT驱动电路进行EMC设计，必须首先考虑三电平逆变器整个系统可能存在的干扰源及干扰噪声的耦合途径。
1.1 功率半导体器件的开关噪声由图2所示的逆变器系统结构图可以看到，电网电压经过三相不控整流电路后输入三电平逆变器，经过逆变电路和滤波电路后为负载供电。
不控整流电路中的功率二极管及逆变器电路中器件(IGBT)在开关过程中均存在较高的di/dt，可能通过线路或元器件的寄生电感引起瞬态电磁噪声。
由于器件的功率容量很大，造成的开关噪声是整个系统中最主要的干扰源，对IGBT驱动电路工作的稳定性有着重要影响。
1.1.l 功率二极管的开关噪声功率二极管开通时，电流迅速增加，电压也会出现一个快速的上冲，会导致一个宽带的电磁噪声；二极管在关断时会有一个反向恢复电流脉冲，由于其幅度及di/dt都很大，在电路的寄生电感作用下会产生很高的感应电压，造成较强的瞬态电磁噪声。
由于功率二极管应用在三相不控整流电路中，输入电压较高，开关过程中的电磁噪声对系统其他部分的影响会更为严重。
IGBT在应用中碰到的常见问题解决方法1 引言80年代问世的绝缘栅双极性晶体管IGBT是一种新型的电力电子器件，它综合了gtr和MOSFET的优点，控制方便、开关速度快、工作频率高、安全工作区大。
随着电压、电流等级的不断提高，IGBT成为了大功率开关电源、变频调速和有源滤波器等装置的理想功率开关器件，在电力电子装置中得到非常广泛的应用。
随着现代电力电子技术的高频大功率化的发展，开关器件在应用中潜在的问题越来越凸出，开关过程引起的电压、电流过冲，影响到了逆变器的工作效率和工作可靠性。
为解决以上问题，过电流保护、散热及减少线路电感等措施被积极采用，缓冲电路和软开关技术也得到了广泛的研究，取得了迅速的进展。
本文就针对这方面进行了综述。
2 IGBT的应用领域2.1 在变频调速器中的应用［3］SPWM变频调速系统的原理框图如图1所示。
主回路为以IGBT 为开关元件的电压源型SPWM逆变器的标准拓扑电路，电容由一个整流电路进行充电，控制回路产生的SPWM信号经驱动电路对逆变器的输出波形进行控制;变频器向异步电动机输出相应频率、幅值和相序的三相交流电压，使之按一定的转速和旋转方向运转。
2.2 在开关电源中的应用［5］图2为典型的ups系统框图。
它的基本结构是一套将交流电变为直流电的整流器和充电器以及把直流电再变为交流电的逆变器。
蓄电池在交流电正常供电时贮存能量且维持正常的充电电压，处于“浮充”状态。
一旦供电超出正常的范围或中断时，蓄电池立即对逆变器供电，以保证ups电源输出交流电压。
ups逆变电源中的主要控制对象是逆变器，所使用的控制方法中用得最为广泛的是正弦脉宽调制（SPWM）法。
2.3 在有源滤波器中的应用［6］并联型有源滤波系统的原理图如图3所示。
主电路是以IGBT为开关元件的逆变器，它向系统注入反向的谐波值，理论上可以完全滤除系统中存在的谐波。
与变频调速器不同的是，有源滤波器pwm控制信号的调制波是需要补偿的各次谐波的合成波形，为了能精确的反映出调制波的各次谐波成分，必须大大提高载波的频率。
IGBT模块项目实施方案一、项目背景与目标IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）模块作为一种新型的功率半导体器件，在电力传输、驱动器、逆变器等领域具有广泛的应用前景。
本项目旨在开发一种高性能、高可靠性的IGBT模块，并实施相关的生产工艺与质量控制措施，以满足市场需求。
二、项目内容与任务1.IGBT模块设计与开发：通过对市场需求的调研与技术分析，确定IGBT模块的性能指标与规格。
基于现有技术和经验，进行电路设计、元器件选型与模块结构设计，并制作样品进行验证与测试。
2.生产工艺流程的优化：在模块设计的基础上，建立相应的生产工艺流程，涉及到芯片切割、焊接、封装等环节。
通过优化工艺流程，提高生产效率和质量水平。
3.质量控制体系的建立：建立一套严格的质量控制体系，包括原材料入库检验、中间环节质量把控、成品质量检验等。
制定一系列标准和程序，并建立相关检测设备与仪器，以确保生产过程和产品质量的稳定性和可靠性。
4.试生产与批量生产：在工艺流程和质量控制体系验证的基础上，进行试生产，并对生产过程和产品质量进行评估和调整。
在试生产成功后，逐步实施批量生产，确保产品的供应能够满足市场需求。
三、项目实施计划1.招募项目团队：成立由电气工程师、机械工程师、工艺工程师、质量工程师等专业人员组成的项目团队。
团队成员要求具备相关领域的技术背景和实践经验。
2.进行前期调研与需求分析：对市场需求和竞争格局进行全面的调研和分析，明确项目目标、技术指标和产品规格。
3.设计与开发阶段：基于前期的调研和需求分析，进行IGBT模块的电路设计和结构设计。
并制作样品进行验证和测试。
4.工艺流程优化：根据设计结果，建立生产工艺流程，包括材料准备、生产设备选择和工序设置等。
并进行试验验证与调整，确保流程的合理性和可行性。
5.质量控制体系建立：制定质量控制标准和程序，并建立相应的检测设备和仪器。
进行质量控制体系的试运行和调整，确保质量控制的科学性和有效性。
电子知识为了充分发掘系统层面的设计优势，以往主要集中在大功率应用的三电平中点钳位(NPC)拓扑电路近来也开始出现在中、小功率应用中。
低电压器件改进后的频谱性能和更低的开关损耗，使得UPS系统或太阳能逆变器等需要滤波器的产品受益匪浅。
迄今为止，为了实现三电平电路，只能通过采用分立式器件或至少将三个模块结合在一起。
现在，采用针对较高击穿电压的芯片技术，通过将三电平桥臂集成到单独模块中，再配上驱动电路，就能够使得这种拓扑在新的应用中更具吸引力。
三电平NPC拓扑的工作原理在三电平NPC的拓扑中，每一个桥臂由四个带反并二极管的IGBT以串联的方式连接，另外再配上两个二极管DH和DL，将它们中间节点连接到直流母线的中性点。
其中所采用的所有功率半导体都具备相同的击穿电压。
根据输出电压和电流的特点，一个周期的基频输出有四个不同续流工作状态。
图1. 三电平NPC中某一个桥臂的换流回路。
a) 短换流回路；b) 长换流回路从图1a可以看出，电压和电流处于正方向，T1和DH组成了BUCK电路的工作方式，而T2则以常通的方式输出电流。
而电压和电流处于负向期间，T4与DB 组成了BOOST电路的工作方式，T3以常通方式输出电流。
在上述两种情况下，换流只有发生在两个器件中，我们称之为短续流。
然而当输出电流为负向而电压为正向的情况下，流过T3和DB的电流必须如图1b)所示换相至D2和D1。
这种换流涉及到四个器件，因此称之为长换流回路。
在其它情况下，会存在另一个长换流路径。
在设计三电平变换器时，如何控制好长换流回路的杂散电感和过压问题，是设计人员所要面临的又一挑战。
图2 EasyPACK 2B封装针对三电平NPC拓扑的最新IGBT模块虽然总共集成4个IGBT和6个二极管的IGBT模块并不适用于高功率产品，但是只要功率范围一定，并且控制管脚数允许采用标准封装，它是可以适用于中、小功率产品的。
图3 EconoPACK 4 封装对于小功率产品而言，如图3所示的EasyPACK 2B封装具备足够的DBC面积来集成一个完整的150A三电平模块桥臂。
逆变器IGBT功率模块故障分析与处理措施分析摘要：绝缘栅双极型晶体管功率模块设计，是当前设计逆变器的核心所在，只有充分保障模块运行的可靠性与整体质量，才可以让光伏电站可以稳定安全的运行下去。
在本文的分析中，主要阐述了IGBT的功率模块经常损坏问题，并从运行环境、硬件以及各种影响因素进行分析，为相关领域工作人员提供一定的参考。
关键字：IGBT；光伏电厂；硬件故障引言为了保障IGBT功率模块可以稳定的运行，日常需要工作人员结合实际的故障信息，进行针对性的分析与评估，同时采用准确的处理方式，及时的处理好例如锁定效应、过流运行以及短路超时的常见故障信息，以此全面的推动电力系统的运行稳定性。
1 IGBT功率单元绝缘栅双极型晶体管的设计，采用金氧半场效晶体管进行安装，以及与双极型晶体管进行负荷处理，以此具备着驱动功率小，以及开关速度比较快的特征。
在运行的过程中，也相应的发挥出饱和同时压降低的技术优势。
这样的设备在使用中，需要得到故障的及时处理与把控，以此促进新能源发电厂的稳定运行，带来更多的电力生产效益[1]。
2 IGBT功率模块故障分析2.1 锁定效应IGBT在设计中，由于内部设置了寄生晶体管，以此在规定的漏极电流的范围区间中，正偏电压要避免出现晶体管的导通情况。
在漏极电流的不断增长之后，正偏电压会导致NPN晶体管的开通，以此让NPN与PNP的晶体管始终处于饱满的状态下。
这样的情况，会导致栅极失去了原本的控制状态，并带来一定的IGBT 的锁定的基本效应，后续会引发一定的集电极电流过大，以及带来功耗方面的基本损失[2]。
2.2 长时间过流IGBT的功率模块的长时间运行过程中，经常会受到设备的选型失误问题，或者出现的安全问题的影响。
一旦出现了超出反偏安全工作区域，以及限定当中的电流安全边界的影响。
其次，后续进行针对性的处理中，需要及时的对断器件进行及时的处理，并控制引发功率所带来的一定负面影响。
现阶段进行该项目的处理中，需要结合系统的故障状态，才可以最终判断系统运行效果。
光伏逆变器用三电平IGBT模块性能研究宫鑫;苏禹;张小凤;黄相杰【摘要】基于实现光伏逆变器硬件设计方案最优化的目的,针对两款不同IGBT厂家新上市的三电平IGBT模块,从模块和芯片尺寸,内部芯片布局,换流路径等方面进行了研究和分析.结果表明,赛米控(SK)模块较低的内部杂散电感,使得门极关断电阻更低,关断速度更快,因此可以降低损耗或在同样的门极关断电阻下获得更高的关断电流,而且直流母线电压较高,在一定条件下,通过低杂散电感带来的低损耗,可以实现整机效率达98％以上.英飞凌(IFX)模块的二极管具有较低的电流变化率,使得门极开通电阻更低,开通速度更快,在一定条件下,也可以降低损耗,实现整机效率达98％以上.所获结论可以给光伏逆变器硬件设计选型提供一定的参考价值.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)022【总页数】5页(P91-94,98)【关键词】光伏逆变器;三电平;IGBT;芯片布局;换流路径【作者】宫鑫;苏禹;张小凤;黄相杰【作者单位】北京理工大学珠海学院信息学院,广东珠海519088;珠海市智能电网与新能源技术重点实验室,广东珠海519088;北京理工大学珠海学院信息学院,广东珠海519088;珠海市智能电网与新能源技术重点实验室,广东珠海519088;北京理工大学珠海学院信息学院,广东珠海519088;珠海市智能电网与新能源技术重点实验室,广东珠海519088;北京理工大学珠海学院信息学院,广东珠海519088【正文语种】中文【中图分类】TN11在光伏发电应用中，效率高、成本低、体积小是光伏逆变器设计最关心的几个要点。
选择正确的拓扑结构可以提高效率，减小设备体积，并降低成本。
本文针对光伏逆变器的实际需求，对目前主流IGBT模块厂家新推出的三电平IGBT功率模块进行了研究和详细的测试分析，以实现太阳能逆变器硬件设计方案的最优配置。
1 光伏逆变器用三电平IGBT模块逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的变流装置[1-5]。
三电平逆变器IGBT驱动和保护电路的实现由于三电平电压型逆变器对主元件的耐压要求可降低一半，而且输出波形好，因而一出现就显示了巨大的优越性。
本设计方案中三电平电压型逆变器由12个IGBT单元和钳位二极管等组成中性点钳位电路。
有三个电平(+E、0和-E)输出，在直流中间环节电容分压对称时，就有27种不同的输出状态。
由于主电路中有12只IGBT，因此需要12路驱动电路。
如果每路驱动电路采用独立开关电源+驱动模块+IGBT的常用模式，则成本非常高。
在这种情况下，就很有必要设计一种廉价、实用且有效的IGBT驱动保护电路，既能降低成本，又不至于削弱电路的各种性能。
IGBT对驱动电路的基本要求作为三电平逆变器的主要功率开关器件，IGBT的工作状态直接关系到整个系统的性能。
所以设计合理的驱动电路显得尤为重要。
理想的驱动电路应具有以下基本性能：1. 要求驱动电路为IGBT提供一定幅值的正反向栅极电压Vge。
正向Vge越高，器件Vces 越低，越有利于降低器件的通态损耗。
但为了限制短路电流幅值，一般不允许Vge超过+20V。
关断IGBT时，必须为器件提供-5V~-15V的反向Vge，以便尽快抽取器件内部的存储电荷，缩短关断时间，提高IGBT的耐压和抗干扰能力。
2. 要求驱动电路具有隔离输入输出信号的功能，同时要求在驱动电路内部信号传输无延时或延时很小。
3. 要求在栅极回路中必须串联合适的栅极电阻Rg，用以控制Vge的前后沿陡度，进而控制器件的开关损耗。
Rg增大，Vge前后沿变缓，IGBT开关过程延长，开关损耗增加；Rg减小，Vge前后沿变陡，器件开关损耗降低，同时集电极电流变化率增大。
因此，Rg的选择应根据IGBT的电流容量、额定电压及开关频率，一般取几欧姆到几十欧姆。
4. 驱动电路应具有过压保护和dv/dt保护能力。
当发生短路或过流故障时，理想的驱动电路还应该具备完善的短路保护功能。
IGBT驱动和保护电路的实现根据以上对IGBT驱动及短路保护电路的讨论，本文设计了一种具有完善短路保护功能的隔离式IGBT驱动和保护电路，如图1所示。
三电平技术在1MW 1500V 光伏应用中的IGBT功率模块解决方案Kevin, Lenz, Danfoss Silicon Power, GermanyToke, Franke, Danfoss Silicon Power, GermanyHenning, Ströbel-Maier, Danfoss Silicon Power, Germany* 更多资讯，请联系丹佛斯中国：zengzhigang@摘要在光伏发电应用中，目前的趋势是向开路电压1500V系统发展[1]。
效率高、成本低、体积小是光伏逆变器设计最关心的。
减少并联的IGBT功率模块数量是减小体积和降低成本的关键。
选择正确的拓扑结构可以通过提高开关频率来减小滤波器的体积。
本文介绍了一种三电平的IGBT功率模块，该模块可以减少系统中模块并联的数量。
同时，进一步讨论了不同中性点钳位（NPC）拓扑的优点以及一种直接水冷系统。
1、三电平IGBT 模块为了获得更加高效率的解决方案，三电平技术正在变得越来越重要，甚至在兆瓦（WM）级的高功率应用中。
中性点钳位的三电平技术先后发展出了两种拓扑结构NPC1和NPC2（图1）[2]。
两种拓扑结构在不同的应用中各有优点。
本文介绍了一种基于这两种拓扑的采用相同封装和引脚的IGBT功率模块。
图1：NPC1（左），NPC2（中），两电平半桥拓扑（右）丹佛斯P3L®模块封装是一种多电平应用的标准封装，一个完整的低杂散电感NPC1[7] 和NPC2[5,6]拓扑为高功率应用提供了三电平的优势。
图2：丹佛斯硅动力的P3L®（NPC1和NPC2）以及P3（半桥）模块2、NPC1和NPC2的优缺点2.1、NPC2在低开关频率下效率更高为了满足高效的逆变器的设计要求，IGBT模块的功率损耗是重要的影响因素。
为了评估三电平模块对比两电平半桥模块在功率损耗上的优势，设计了一个仿真计算工具（DICAT）[4]。
图3展示了基于模块参数手册的NPC1和NPC2以及两电平方案的计算功率损耗对比。
仿真计算参数为，I AC=540Arms，V AC=540V，功率因数（cos ψ=1），直流母线电压DC-Link=1100V，T baseplate=100℃。
图3：NPC1，NPC2，以及两电平结构在不同开关频率下每个模块的功率损耗在逆变器中，开关频率决定了选择哪种拓扑可以产生最小的功率损耗。
两电平结构产生最小的导通损耗，但是最高的开关损耗；NPC1拓扑产生最高的导通损耗，但是最小的开关损耗；NPC2拓扑的导通损耗和开关损耗与两电平和NPC1相比都处于两者之间。
因此，需要知道目标开关频率才能最有效的选择拓扑结构。
2.2、NPC1具有更好的温度平衡性能而允许更高的功率密度在增加IGBT功率模块的功率密度的时候，模块的结温是一个限制设计条件。
如今，IGBT和二极管技术允许运行温度在150℃。
考虑到设计冗余、过载工况、以及寿命因数，在系统设计中，模块最大结温被降额到低一些的值，比如125℃。
图4:NPC1以及NPC2的功率损耗以及结温分布（540A,540V, cos ψ=1, DC-Link=1100V）根据图3的结果，NPC2拓扑产生更少的功率损耗以及更高的转换效率。
图4中，展示了在开关频率为3K，功率因数（cos ψ=1）为1的情况下，NPC1和NPC2拓扑的结温表现。
在这种情况下，NPC2拓扑中不同开关管之间的功率损耗分布更差一些。
其中T1管的损耗增加显著的多于T2管，因此，T1管的结温将会限制系统的最大工作电流。
在NPC1拓扑中，T1管较之T2管同样产生更多的功率损耗，并成为限制因素。
但是，在NPC1拓扑中，T1管与T2管的功率损耗不匹配以及芯片温度与基板温度的差别问题都会更好一些。
这种现象可以解释为由于NPC2拓扑中使用的1700V的IGBT芯片的开关损耗更大一些。
而在NPC1拓扑中使用1200V的IGBT芯片产生更小的开关损耗。
即使NPC1比NPC2拓扑在较低开关频率的时候产生更多的功率损耗。
实际上模块内部最高的芯片结温，NPC1的要更低一些。
这意味着，对于NPC1拓扑，如果限制条件是芯片结温，系统输出功率可以进一步增加。
2.3、NPC2和两电平模块在1500V系统应用中寿命会降低1500V光伏发电系统是指光伏电池的开路电压（V OC）为1500V，该电压是光伏电池在没有输出电流情况下的输出电压。
短路（I SC）电流则代表了系统最大的输出电流。
最大功率点是指的光伏电池输出最大功率的工作点。
V MPP和I MPP是该点的工作电压和电流。
V MPP约为80-85%×V OC [8,9]V MPP约为95%×V OC [8,9]图5为应用于1500V系统计算的典型的光伏电池特征曲线[12]。
图5：典型的光伏电池特征曲线此处不再讨论如何进行最大功率追踪的问题，但是对于选择合适的拓扑结构，很重要的一点是知道V MPP的值。
V MPP大约为V OC的80-85%，可以达到1300V。
在文献[10,11]中讨论了高母线电压由于宇宙射线效应失效对逆变器寿命限制的问题。
本文不展开讨论宇宙射线失效的根本原因。
概要来讲，FIT率受到几个因素的影响，包括温度、海拔、母线电压、芯片尺寸以及循环周期。
因此受到宇宙射线影响，每个器件的FIT率会在母线电压升高的情况下升高。
图6：直流电压1300V时每个开关管承受的电压对于NPC2以及两电平拓扑，1700V的IGBT芯片需要承受全部的母线电压V DC（图6所示的1300V电压V MPP）。
对于NPC1拓扑，1300V的母线电压分成两个650V，由两个1200V的IGBT芯片分别承担。
因此，对于NPC1拓扑，宇宙射线引起的FIT率会在一个较低的正常值[10]，这是设计一个鲁棒性较好的系统需要认真考虑的问题。
3、直接水冷可以减小结温达17K水冷方式在设计高功率密度系统中是非常重要的。
直接或者非直接水冷可以优化冷却效率[3]。
丹佛斯硅动力研发了一种低成本的直接水冷方式，ShowerPower®[13,14]。
本文使用了FloEFD进行仿真来评估这种直接水冷系统的散热性能的优劣。
在仿真中，应用的功率损耗是根据DICAT计算的结温而来[4]。
该计算基于NPC2拓扑的模块DP700N1700TU104202参数进行。
图7：左：温度与功耗的关系[4]；右：风冷系统的3D仿真模型（风扇：EBM Pabst 8412NH（80m3/hmax），冷却空气温度：55℃，散热器：Fischer LV17）图8：左：结温与流量的关系；右：ShowerPower®的3D仿真模型从仿真结果来看，直接水冷相比空气冷却可以降低结温达17K，可以用于提高产品的功率密度同时降低成本。
4、选择最合适的IGBT芯片何以降低功耗8%丹佛斯硅动力是一家芯片多样化的IGBT模块和 MOSFET模块生产商。
芯片多样化可以在不同的应用中配置最合适的半导体芯片。
对于前面描述的NPC1拓扑的模块，IGBT和二极管芯片来至于知名厂商英飞凌。
对于1200V芯片，不同的IGBT芯片的选择需要权衡。
中功率IGBT芯片具有低开关损耗以及稍微高一点的导通损耗相对于高功率IGBT芯片。
但是中功率芯片在关断的时候由di/dt引起的过电压导致的震荡风险大一些[15]。
内管T2，T3在大多数情况下不会有较大的开关频率但是要流过整个周期的正弦电流。
对于内管芯片，低导通损耗比低开关损耗更加重要。
对于外管IGBT芯片T1，T4低开关损耗更加重要，因为外管芯片承受完全的系统开关频率。
图10：左：中功率和高功率IGBT芯片的计算参数[16,17]；右：中功率和高功率芯片用于外管的功耗对比（540A,540V, cos ψ=1, Link=1100V，T baseplate=100℃）下面的分析展示了采用不同芯片的NPC1模块的对比结果。
对于两种模块，内管都是高功率IGBT芯片。
其中一个模块的外管芯片是高功率IGBT芯片，另外一个是中功率的IGBT 芯片。
两种解决方案均和基于当前技术水平的1200V/600A IGBT芯片的NPC1模块作对比。
功耗的计算结果如图11（左）所示。
图中的数值为估算值，在实际应用中还需要进一步评估。
图中展示了外管使用中功率IGBT芯片的优势。
外管芯片使用中功率IGBT芯片对比高功率IGBT芯片可以减小5-10%的损耗。
图11：每个IGBT模块的功率损耗；左：不同输出功率条件下；右：不同开关频率条件下（540A,540V, cos ψ=1, DC-Link=1300V，T baseplate=100℃）例如在4K开关频率下，使用中功率IGBT 1200V/700A 芯片作为外管的模块功耗最低，同时在系统应用中可以带来更高的效率和功率密度，同时减小功率损耗5%左右。
需要注意的是，使用中功率IGBT芯片的优势是依赖于系统的开关频率。
开关频率越高，越有必要外管使用中功率IGBT芯片。
上图同时也说明了对于600A模块系统，使用700A芯片比较使用600A芯片可以减小功耗8%左右。
这对设计更高效率的逆变器具有重要的意义。
5、基于NPC1的逆变器以及直接水冷系统本文搭建了一个基于600A芯片NPC拓扑的逆变器测试系统，模块采用ShowerPower®方式冷却。
测试系统是基于背靠背方式搭建，两个逆变器通过一个直流电源来供电，该直流电源也是用来补充功率损耗。
第一个逆变器作为被测设备（DUT），第二个作为接受设备（两电平系统）使系统功率在两个设备之间循环。
系统框图如图12所示。
由于没有差分电压检测，难以测量系统的效率。
因此，使用一种新的测量方法。
系统中直流供电系统是用于在逆变器不工作时计算测量单元的功率损耗的。
而逆变器工作时，系统的所有功率损耗也等于此时直流供电系统的功率输出[18]。
图12：循环测试系统的实验原理框图图13展示了三电平系统输出的端子线电压和线电流的波形。
该波形是典型的三电平波形。
可以测量得到，在不同工作点下系统的工作效率（不包括交流滤波器）在99%（高电压，低电流）以上。
图13：实验测试的交流线电压和线电流波形（m=1，cos ψ=1, DC-Link=1200V，T ambient=25℃,I rms=600A,f out=50Hz,f SW=4500Hz）6、结论本文介绍了光伏1500V系统的标准系统，讨论了应用两电平与三电平方案的优点以及缺点。
两电平方案会产生较高的功耗，不利于兆瓦级的光伏电站目标设计效率。
两种三电平方案在不同的应用中均有各自的优点。
NPC2具有在低开关频率时低功耗的优点。
但是NPC2同两电平一样，不能应用于较高的母线。
