本文選題：壓接型IGBT + IGBT串聯(lián)　； 參考：《華北電力大學(xué)(北京)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,柔性直流輸電在解決遠(yuǎn)距離、大容量輸電、新能源分布式電源接入以及特大型交直流混合電網(wǎng)面臨的諸多問(wèn)題時(shí)都將展現(xiàn)出其特有的優(yōu)勢(shì)。柔性直流輸電采用基于絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的電壓源型換流器和先進(jìn)的控制策略,實(shí)現(xiàn)高效的功率傳輸。受IGBT容量的限制,通常采用多個(gè)IGBT進(jìn)行器件串聯(lián)或模塊使用以解決IGBT單管的電壓等級(jí)低的問(wèn)題。柔性直流電壓源換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已從兩電平技術(shù)發(fā)展到模塊化多電平技術(shù),但隨著電壓等級(jí)的進(jìn)一步提升,IGBT串聯(lián)與模塊化多電平技術(shù)的結(jié)合將是為了高壓柔性直流輸電發(fā)展的方向,近期ABB投運(yùn)的柔性直流輸電工程采用該技術(shù)路線,因此IGBT串聯(lián)技術(shù)具有極高的應(yīng)用價(jià)值。壓接型IGBT相比于焊接型IGBT而言,具有結(jié)構(gòu)緊湊、短路失效模式、雙面散熱等優(yōu)點(diǎn),在IGBT串聯(lián)應(yīng)用具有非常顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),更適合于直流電網(wǎng)應(yīng)用。本文依托國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院科技項(xiàng)目《2500V/1200A壓接型IGBT專用驅(qū)動(dòng)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究》,對(duì)壓接型IGBT串聯(lián)時(shí)電壓不平衡機(jī)理及控制措施進(jìn)行了研究,重點(diǎn)對(duì)有源電壓控制技術(shù)開展研究并進(jìn)行優(yōu)化。本文首先闡述IGBT及FRD的基本特性,重點(diǎn)分析IGBT動(dòng)靜態(tài)電壓不平衡機(jī)理；其次分析了IGBT串聯(lián)有源電壓控制原理,并提出了參考電壓優(yōu)化方法,通過(guò)多組仿真驗(yàn)證了優(yōu)化策略的正確性；結(jié)合該控制策略本文設(shè)計(jì)了IGBT串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路,通過(guò)FPGA編寫IGBT驅(qū)動(dòng)波形、故障保護(hù)邏輯等算法,實(shí)現(xiàn)壓接型IGBT串聯(lián)各單元精確延時(shí)開通與關(guān)斷控制、過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)等；最后搭建了基于壓接型IGBT串聯(lián)的逆變實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證了有源電壓控制優(yōu)化策略的正確性。本文在大功率IGBT串聯(lián)電壓控制的研究成果對(duì)于柔性直流輸電中IGBT串聯(lián)的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:With the progress and development of power electronics technology, flexible DC transmission will show its unique advantages in solving many problems such as long-distance, large capacity transmission, new energy distributed power access and large AC / DC hybrid power grid. Flexible DC transmission adopts voltage source converter based on IGBT (insulated gate bipolar transistor) and advanced control strategy to realize efficient power transmission. Due to the limitation of IGBT capacity, multiple IGBT are usually used in series or module to solve the problem of low voltage level of IGBT single transistor. The topology of flexible DC voltage source converter has developed from two-level technology to modular multi-level technology. However, with the further improvement of voltage level, the combination of IGBT series and modularized multilevel technology will be for the development direction of HVDC transmission, so the flexible HVDC transmission project put into operation by ABB in the near future adopts this technical route. Therefore, IGBT series technology has high application value. Compared with welded IGBT, pressure-joint IGBT has the advantages of compact structure, short-circuit failure mode, double-sided heat dissipation and so on. It has a very significant competitive advantage in IGBT series application and is more suitable for DC network applications. In this paper, based on the research on key technology of special drive protection for 2500V/1200A voltage-connected IGBT, the mechanism and control measures of voltage imbalance in series of voltage-connected IGBT are studied, based on the scientific and technological project of National Smart Grid Research Institute. The active voltage control technology is studied and optimized. In this paper, the basic characteristics of IGBT and FRD are described, and the dynamic and static voltage imbalance mechanism of IGBT is analyzed. Secondly, the principle of IGBT series active voltage control is analyzed, and the method of reference voltage optimization is proposed. The correctness of the optimization strategy is verified by multi-group simulation, and the IGBT series drive circuit is designed in combination with the control strategy, and the IGBT driver waveform and fault protection logic algorithm are programmed by FPGA. Finally, the inverter experiment platform based on the voltage-connected IGBT series is built, which verifies the correctness of the optimization strategy of active voltage control. 3. The precision delay turn-on and turn-off control, overcurrent and over-voltage protection of the voltage-connected IGBT series units are realized. Finally, the inverter experimental platform based on the pressure-connected IGBT series is built. The research results of this paper in high power IGBT series voltage control have certain guiding significance for the application of IGBT series in flexible direct current transmission.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM721.1;TM714.2

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本文編號(hào)：1970207