將運行工況轉換為器件上承受的熱荷載是壽命耗損評估的關鍵,而壽命耗損評估的準確性受限于功率器件結溫計算的速度和精確性。模塊化多電平變流器(modular multilevel converter,MMC)系統(tǒng)橋臂電流具有與生俱來的直流偏置特性,使得子模塊內部產生熱不平衡。且長時間任務剖面下,較大的基頻結溫波動對子模塊中IGBT模塊壽命評估影響不容忽視。為此,文中提出一種考慮運行參數(shù)影響的基頻結溫波動快速解析計算方法。以1.3MVA MMC并網系統(tǒng)為例,通過實驗平臺測試了所用器件的動靜態(tài)參數(shù),建立精確的3D器件損耗模型,將所提的結溫波動計算模型與時域電熱仿真進行準確性對比,討論不同運行參數(shù)對所提結溫計算方法的影響。最后,基于所提方法對實際傳輸功率下網側MMC子模塊中IGBT模塊基頻結溫波動進行計算,驗證該方法有助于準確評估MMC中功率器件可靠性。

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圖2MMC系統(tǒng)子模塊中IGBT3D損耗模型結溫/℃200.00.21.04060801000.40.60.8傳輸功率

?水溫為40℃，運行工況下子模塊中下管T2最大結溫為120℃。首先，通過MMC系統(tǒng)設計參數(shù)計算出不同的傳輸功率下的橋臂電流，大量仿真不同橋臂電流時，在不同運行結溫下的平均損耗，從而提取出子模塊單元中下管IGBT平均功率損耗隨輸出功率和結溫變化的映射關系即器件3D平均損耗模型，如圖....

圖3IGBT模塊四階Foster熱阻抗IGBT103102101100101103t/s0.00080.0130.0008i/(K/W)

5808中國電機工程學報第40卷越高，相應器件損耗也越大。為了將已得到的功率損耗文件轉換成熱荷載文件，需要采用合適的熱網絡模型。常用的熱網絡模型有Foster模型和Cauer模型。廠家提供的數(shù)據表中一般提高三階或四階的Foster模型參數(shù)，應用起來很方便，但Foster模型的每一....

圖12IGBT模塊動靜態(tài)參數(shù)測試平臺Fig.12TestplatformfortheIGBTdynamicand

第18期王希平等：MMC系統(tǒng)功率器件基頻結溫波動快速計算方法5811基于工頻的平均損耗模型，進行電熱耦合迭代計算，得到穩(wěn)態(tài)下功率器件的平均結溫和平均損耗。本文以風力發(fā)電場并網MMC系統(tǒng)為例，需要根據風電場風電機組功率曲線，統(tǒng)計出風電場所有變流器輸送到直流側MMC系統(tǒng)的總功率。3仿....

圖13功率器件輸出特性曲線Ic/A0300600IF/A0300600UCE/V(a)

1半橋子模塊InfineonFF300R17ME4Fig.11Infineonhalf-bridgesub-moduleFF300R17ME43.1IGBT動靜態(tài)參數(shù)測試功率器件的Data-sheet多數(shù)僅提供了25和125℃下的動靜態(tài)特性參數(shù)，獲取不到其他各個結溫下器件開關損耗....

本文編號：3924705