本文關(guān)鍵詞： IGCT 緩沖電路 換流過程 電磁能量傳遞 直流儲能　出處：《鋼鐵研究總院》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文針對大功率IGCT交直交變頻器的器件開關(guān)特性、換流過程、電磁能量傳遞過程、拓撲結(jié)構(gòu)衍化組合等問題進行了深入研究,研制了基于IGCT的10MVA/3.3kV NPC三電平交直交變頻器和基于NPC/H橋的20MVA/6.6kV五電平變頻器,完成了大功率負載實驗和工程應(yīng)用。論文提出了一種精確的IGCT和二極管的功能型仿真模型,研究了 IGCT器件開關(guān)過程的開通瞬態(tài)特性;研究了 RLCD、RLD+RCD、RLCD+RCD等三種不同類型緩沖電路應(yīng)用時功率器件的開關(guān)瞬態(tài)特性,分析了開關(guān)瞬態(tài)過程各部件的損耗特性;提出一種新型RLCD+RCD緩沖電路的設(shè)計原則,在系統(tǒng)總損耗增加不多的條件下,提高變頻器的最大輸出容量。論文完整分析了基于IGCT的NPC三電平變頻器換流過程,明確指出了變頻器的換流階段和換流路徑,分析了雜散參數(shù)、二極管特性、緩沖電路、死區(qū)時間及箝位電阻等因素對換流過程的影響,推導(dǎo)了變頻器運行過程中不同功率器件的電壓、電流和損耗的分布特性。論文研究了 PWM交直交變頻器的電磁能量變換傳遞過程,交直交變頻器電磁能量變換過程依據(jù)不同的時間常數(shù)可分為電力電子器件的開關(guān)瞬態(tài)過程、交流與直流儲能間的能量變換過程、交直交變頻器有功能量傳遞過程等,提出了不同電路拓撲結(jié)構(gòu)變頻器中間直流儲能電容的設(shè)計原則和計算公式。論文以基于IGCT器件的NPC三電平功率單元為基礎(chǔ),提出了多種功率單元組合衍化的變頻器拓撲方案,分析了電機開繞組三電平、NPC/H橋五電平、NPC+NPC/H橋七電平等大功率變頻器拓撲結(jié)構(gòu),給出了基于載波層疊的SPWM調(diào)制方式與輸出諧波特性,并進一步提出了易于容量擴展、便于生產(chǎn)制造的超大容量交直交變頻器拓撲結(jié)構(gòu)衍化組合方案�；谏鲜鲅芯績�(nèi)容,參與研制了基于IGCT的NPC三電平變頻器和NPC/H橋五電平變頻器,完成了器件開關(guān)瞬態(tài)測試、大功率負載測試等實驗,實驗結(jié)果驗證了本文研究內(nèi)容的正確性。
[Abstract]:In this paper, the switching characteristics, commutation process, electromagnetic energy transfer process and topology evolution combination of high power IGCT AC / DC converter are studied. A 10MVA / 3.3kV NPC three-level AC DC converter based on IGCT and a 20MVA / 6.6kV five-level converter based on NPC/H bridge are developed. High power load experiments and engineering applications are completed. A precise functional simulation model of IGCT and diode is proposed and the switching transient characteristics of IGCT devices are studied. In this paper, the switching transient characteristics of three different types of buffer circuits, RLCD-RLD, RCD-RLCD RCD, etc., are studied, and the loss characteristics of the components in the transient process are analyzed. A new design principle of RLCD RCD snubber circuit is presented, under the condition that the total loss of the system is not increased much. To improve the maximum output capacity of the converter. The paper analyzes the commutation process of the NPC three-level inverter based on IGCT, points out the converter commutation phase and commutation path, and analyzes the stray parameters. The effects of diode characteristics, buffer circuit, dead-time and clamping resistance on the conversion process are discussed. The voltage of different power devices during the operation of the inverter is derived. The distribution of current and loss. The electromagnetic energy transfer process of PWM AC / DC converter is studied in this paper. The electromagnetic energy conversion process of AC / DC converter can be divided into the switching transient process of power electronic device and the energy conversion process between AC and DC energy storage according to different time constants. AC-DC converter active energy transfer process and so on. The design principle and calculation formula of intermediate DC energy storage capacitor of converter with different circuit topology are presented. The NPC three-level power unit based on IGCT device is used as the basis of this paper. This paper presents a topology scheme of inverter with combination of various power units, and analyzes the topology structure of high power inverter, such as three-level open winding three-level converter and five-level NPC-H bridge and NPC NPC/H bridge seven-level converter. The modulation mode and output harmonic characteristics of SPWM based on carrier stacking are given, and the easy capacity expansion is proposed. Based on the above research content, the topology evolution combination scheme of super large capacity AC / DC converter is easy to manufacture. The NPC three-level inverter and the NPC/H bridge five-level converter based on IGCT are developed. The device switching transient test and high-power load test are completed. The experimental results verify the correctness of the research.
【學(xué)位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN773

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本文編號：1444088