將運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換為器件上承受的熱荷載是壽命耗損評(píng)估的關(guān)鍵,而壽命耗損評(píng)估的準(zhǔn)確性受限于功率器件結(jié)溫計(jì)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(lái)的直流偏置特性,使得子模塊內(nèi)部產(chǎn)生熱不平衡。且長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)剖面下,較大的基頻結(jié)溫波動(dòng)對(duì)子模塊中IGBT模塊壽命評(píng)估影響不容忽視。為此,文中提出一種考慮運(yùn)行參數(shù)影響的基頻結(jié)溫波動(dòng)快速解析計(jì)算方法。以1.3MVA MMC并網(wǎng)系統(tǒng)為例,通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試了所用器件的動(dòng)靜態(tài)參數(shù),建立精確的3D器件損耗模型,將所提的結(jié)溫波動(dòng)計(jì)算模型與時(shí)域電熱仿真進(jìn)行準(zhǔn)確性對(duì)比,討論不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)所提結(jié)溫計(jì)算方法的影響。最后,基于所提方法對(duì)實(shí)際傳輸功率下網(wǎng)側(cè)MMC子模塊中IGBT模塊基頻結(jié)溫波動(dòng)進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證該方法有助于準(zhǔn)確評(píng)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(jié)溫/℃200.00.21.04060801000.40.60.8傳輸功率

?水溫為40℃，運(yùn)行工況下子模塊中下管T2最大結(jié)溫為120℃。首先，通過(guò)MMC系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)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(shí)，在不同運(yùn)行結(jié)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(jié)溫變化的映射關(guān)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(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第40卷越高，相應(yīng)器件損耗也越大。為了將已得到的功率損耗文件轉(zhuǎn)換成熱荷載文件，需要采用合適的熱網(wǎng)絡(luò)模型。常用的熱網(wǎng)絡(luò)模型有Foster模型和Cauer模型。廠家提供的數(shù)據(jù)表中一般提高三階或四階的Foster模型參數(shù)，應(yīng)用起來(lái)很方便，但Foster模型的每一....

圖12IGBT模塊動(dòng)靜態(tài)參數(shù)測(cè)試平臺(tái)Fig.12TestplatformfortheIGBTdynamicand

第18期王希平等：MMC系統(tǒng)功率器件基頻結(jié)溫波動(dòng)快速計(jì)算方法5811基于工頻的平均損耗模型，進(jìn)行電熱耦合迭代計(jì)算，得到穩(wěn)態(tài)下功率器件的平均結(jié)溫和平均損耗。本文以風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)并網(wǎng)MMC系統(tǒng)為例，需要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組功率曲線，統(tǒng)計(jì)出風(fēng)電場(chǎng)所有變流器輸送到直流側(cè)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(dòng)靜態(tài)參數(shù)測(cè)試功率器件的Data-sheet多數(shù)僅提供了25和125℃下的動(dòng)靜態(tài)特性參數(shù)，獲取不到其他各個(gè)結(jié)溫下器件開(kāi)關(guān)損耗....

本文編號(hào)：3924705