罗 章，郭希铮，焦 健

（北京交通大学电气工程学院，北京 100044）

在轨道交通电力牵引系统中，计算列车牵引四象限变流器功率器件的损耗，对其功率器件的选型、寿命评估以及变流器的散热设计等具有重要意义[1]。随着宽禁带半导体器件的发展，碳化硅SiC（silicon carbide）器件因其高频、高功率密度和低开关损耗的优点非常适用于大功率轨道交通电力电子变换器场合[3]，然而其造价远高于相同功率等级的Si 器件。为了使三电平电路同时满足高效率、低成本，诸多学者提出了SiC/Si 混合型拓扑。文献[4]提出了T 型中点箝位TNPC（T-type neutral point clamped）型三电平SiC/Si 混合型拓扑（称作TNPC-H1），其桥臂的功率器件（竖管）采用SiC MOSFET，有效降低了外管上的开关损耗，从而提升了变换器效率；文献[5]提出了有源中点箝位ANPC（active neutral point clamped）型三电平SiC/Si 混合型拓扑（称作ANPC-H1），其桥臂2 个内管采用SiC MOSFET 并使其工作在载波频率，而其他Si IGBT 工作在基波频率，使得变换器的开关损耗大大降低，且成本也得到控制；与文献[5]相反，文献[6]提出了另一种ANPC 型SiC/Si混合型拓扑（称作ANPC-H2），其桥臂2 个外管以及箝位管采用SiC MOSFET 并使其工作在载波频率，而内管Si IGBT 工作在基波频率，旨在建立一个高功率密度、高效率的MW 级中压飞行器推进系统，而未考虑其成本要求；文献[7]同样提出了一种ANPC的SiC/Si 混合型拓扑（称作ANPC-H3），其桥臂仅2 个外管采用SiC MOSFET 并使其与箝位管工作在载波频率，但其“0”电平状态开通了2 条路径以减少导通损耗；Feng Zhijian 等[8-9]对文献[5-7]中的3 种方案在小功率场合下进行了损耗、成本以及效率的分析对比，指出文献[5]的方案在损耗、效率上更优。……