模塊化多電平換流器損耗特性及結(jié)溫預(yù)測(cè)研究.pdf

1、柔性直流輸電工程電壓等級(jí)及輸送容量的不斷升高使得換流器的損耗問(wèn)題越發(fā)受到關(guān)注。關(guān)于模塊化多電平換流器的損耗計(jì)算，現(xiàn)有研究側(cè)重關(guān)注系統(tǒng)的總損耗率，已經(jīng)在改進(jìn)控制方式、改善拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面做了許多降損措施的工作，結(jié)論也相對(duì)較為成熟，但對(duì)于換流器子模塊內(nèi)的器件損耗及芯片結(jié)溫關(guān)注較少，這對(duì)于開(kāi)關(guān)器件及子模塊的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行也是有待研究的另一個(gè)重要方面。因此本文重點(diǎn)關(guān)注MMC換流器子模塊內(nèi)部各個(gè)器件的損耗及結(jié)溫特性，考慮散熱系統(tǒng)的影響，從損耗和芯

2、片結(jié)溫的準(zhǔn)確計(jì)算的角度分析了MMC系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障情況下的損耗和器件結(jié)溫特性。
　　首先介紹了半橋子模塊MMC的運(yùn)行原理，以及不同運(yùn)行工況下MMC散熱系統(tǒng)的等效熱模型建立方法，在此基礎(chǔ)上提出了基于結(jié)溫反饋的電熱聯(lián)合計(jì)算方法，并通過(guò)算例驗(yàn)證了結(jié)溫反饋對(duì)于大容量換流器損耗準(zhǔn)確計(jì)算的必要性。該方法將電氣仿真的電氣輸出量，與熱場(chǎng)仿真提取的等效熱路模型通過(guò)損耗與結(jié)溫的迭代計(jì)算而聯(lián)合到一起，便捷有效。
　　其次考慮功率模塊內(nèi)芯片間的熱

3、耦合作用，將電熱聯(lián)合計(jì)算方法分別應(yīng)用到MMC正常運(yùn)行工況和故障暫態(tài)過(guò)程，根據(jù)不同的運(yùn)行情況，通過(guò)三維熱場(chǎng)仿真分別提取等效熱路模型參數(shù)。正常運(yùn)行工況下仿真研究了芯片間熱耦合對(duì)MMC損耗及器件結(jié)溫特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明，結(jié)溫反饋對(duì)損耗影響相對(duì)較大，而芯片間熱耦合僅對(duì)器件結(jié)溫產(chǎn)生一定影響;故障暫態(tài)過(guò)程中引入了時(shí)域遞歸卷積算法以提升電熱聯(lián)合計(jì)算的效率，并仿真研究了三種典型故障下MMC的電氣暫態(tài)過(guò)程，并對(duì)IGBT及二極管的暫態(tài)結(jié)溫進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析