MMC系统功率器件基频结温波动快速计算方法

发布时间：2024-03-10 11:10

　　将运行工况转换为器件上承受的热荷载是寿命耗损评估的关键,而寿命耗损评估的准确性受限于功率器件结温计算的速度和精确性。模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)系统桥臂电流具有与生俱来的直流偏置特性,使得子模块内部产生热不平衡。且长时间任务剖面下,较大的基频结温波动对子模块中IGBT模块寿命评估影响不容忽视。为此,文中提出一种考虑运行参数影响的基频结温波动快速解析计算方法。以1.3MVA MMC并网系统为例,通过实验平台测试了所用器件的动静态参数,建立精确的3D器件损耗模型,将所提的结温波动计算模型与时域电热仿真进行准确性对比,讨论不同运行参数对所提结温计算方法的影响。最后,基于所提方法对实际传输功率下网侧MMC子模块中IGBT模块基频结温波动进行计算,验证该方法有助于准确评估MMC中功率器件可靠性。

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【部分图文】：

图2MMC系统子模块中IGBT3D损耗模型结温/℃200.00.21.04060801000.40.60.8传输功率

?水温为40℃，运行工况下子模块中下管T2最大结温为120℃。首先，通过MMC系统设计参数计算出不同的传输功率下的桥臂电流，大量仿真不同桥臂电流时，在不同运行结温下的平均损耗，从而提取出子模块单元中下管IGBT平均功率损耗随输出功率和结温变化的映射关系即器件3D平均损耗模型，如图....

图3IGBT模块四阶Foster热阻抗IGBT103102101100101103t/s0.00080.0130.0008i/(K/W)

5808中国电机工程学报第40卷越高，相应器件损耗也越大。为了将已得到的功率损耗文件转换成热荷载文件，需要采用合适的热网络模型。常用的热网络模型有Foster模型和Cauer模型。厂家提供的数据表中一般提高三阶或四阶的Foster模型参数，应用起来很方便，但Foster模型的每一....

图12IGBT模块动静态参数测试平台Fig.12TestplatformfortheIGBTdynamicand

第18期王希平等：MMC系统功率器件基频结温波动快速计算方法5811基于工频的平均损耗模型，进行电热耦合迭代计算，得到稳态下功率器件的平均结温和平均损耗。本文以风力发电场并网MMC系统为例，需要根据风电场风电机组功率曲线，统计出风电场所有变流器输送到直流侧MMC系统的总功率。3仿....

图13功率器件输出特性曲线Ic/A0300600IF/A0300600UCE/V(a)

1半桥子模块InfineonFF300R17ME4Fig.11Infineonhalf-bridgesub-moduleFF300R17ME43.1IGBT动静态参数测试功率器件的Data-sheet多数仅提供了25和125℃下的动静态特性参数，获取不到其他各个结温下器件开关损耗....

本文编号：3924705