计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法，这种方法针对现有技术无法准确计算柔直系统IGBT安全工作区，导致IGBT选型方法存在粗放式、大裕量、多冗余的不足，通过理论计算得到计及热电交互的IGBT安全工作区，考虑了IGBT安全边界电流与最大电压尖峰值的限制，以及IGBT最高结温的限制。利用本方法计算得到的IGBT安全工作区，能够在保证系统安全稳定运行的条件下，提出IGBT精细化选型方案，显著降低换流站平台的重量、体积及建设成本，有利于柔性直流输电系统的平价化、轻型化发展。型化发展。型化发展。

【技术实现步骤摘要】
计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法，所述柔直系统即为柔性直流输电系统。

技术介绍

[0002]基于电压源换流器的高压直流输电技术（voltage source converter based high voltage direct current，VSC
‑
HVDC）又被称为柔性直流输电技术，因不存在换相失败问题，可实现有功及无功功率解耦控制，易于直流潮流反转，成为解决可再生能源并网难题的优选方案。换流器是柔性直流输电系统中的核心装备之一，包括两电平、三电平和模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）等多种电路拓扑，其中，MMC拓扑利用子模块避免了器件的直接串联，打破了串联难题对换流器功率提升的限制，因此得到了广泛应用。
[0003]随着柔性直流输电系统电压等级与输送容量的不断提高，对于MMC换流器中IGBT功率器件的性能要求也在不断提高，IGBT的选型方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法，所述柔直系统采用模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器设有多个半桥型换流器子模块，其特征在于，所述确定方法包含三个步骤，分别为：确定计及IGBT电边界的安全工作区，确定计及IGBT热边界的安全工作区，整合计及热电交互的IGBT安全工作区；所述确定计及IGBT电边界的安全工作区的步骤，选取n个直流母线电压计算点V
dc1
到V
dcn
，考虑IGBT最大关断电流与最大电压尖峰值的限制，计算得到每一个电压计算点的IGBT安全边界电流，以直流母线电压V
dc
为横坐标，IGBT安全边界电流I
pk
为纵坐标，以得到的n个IGBT安全工作区电边界上的采样点进行曲线拟合，得到计及IGBT电边界的安全工作区；所述确定计及IGBT热边界的安全工作区的步骤，选取i个直流母线电压计算点V
dc1
到V
dci
，考虑IGBT导通损耗与开关损耗产生的热量以及IGBT最高结温的限制，计算得到每一个电压计算点对应的IGBT安全边界电流，以直流母线电压V
dc
为横坐标，IGBT安全边界电流I
pk
为纵坐标，以得到的i个IGBT安全工作区热边界上的采样点进行曲线拟合，得到计及IGBT热边界的安全工作区；所述整合计及热电交互的IGBT安全工作区的步骤，将计及IGBT电边界的安全工作区与计及IGBT热边界的安全工作区取交集，即可得到计及热电交互模型的IGBT安全工作区。2.根据权利要求1所述的计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法，其特征在于：在所选择的n个点中，至少有一个点的安全边界电流为IGBT的最大关断电流；在所选择的i个点中，至少有一个点的安全边界电流为IGBT的最大关断电流。3.根据权利要求1或2所述的计及热电交互的柔直系统IGBT安全工作区确定方法，其特征在于：在确定计及IGBT电边界的安全工作区步骤中，采用以下方法计算得到每一个电压计算点的IGBT安全边界电流：对于直流母线电压计算点V
dc1
，首先选取IGBT额定电流第一次倍数的电流值作为关断电流，计算此时IGBT的电压尖峰值V
ce(max)
，如果此时V
ce(max)
小于IGBT额定电压的第一阈值百分比，则这一点为IGBT安全工作区边界上的一个点；如果此时V
ce(max)
大于IGBT额定电压的第一阈值百分比，则选取IGBT额定电流第二次倍数的电流值作为关断电流，计算此时IGBT的电压尖峰值V
ce(max)
，第二次倍数小于第一倍数，如果仍大于IGBT额定电压的第一阈值百分比，则选取IGBT额定电流第三次倍数的电流值作为关断电流，第三次倍数小于第二次倍数，依次递减，直到V
ce(max)
小于IGBT额定电压的第一阈值百分比，并选取此时的关断电流作为对应直流母线电压计算点V
dc1
的计及IGBT电边界的IGBT安全边界电流，重复以上步骤得到n个直流母线电压计算点分别对应的IGBT安全边界电流；通过以下方法计算得到对应直流母线电压、关断电流下的电压尖峰值V
ce(max)
：：：
其中，V
ref
为数据手册给的参考电压，t
ref
是数据手册中对应的电流下降时间，V
dc
为该计算点的直流母线电压，t
f
为待求母线电压V
dc
下的电流下降时间，I
pk

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄鹤，谢瑞，傅春翔，杨文斌，陈晴，陈雨薇，夏冰清，殷贵，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：