一种直流卸荷装置的结温计算方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种直流卸荷装置的结温计算方法及装置，方法包括：创建电磁暂态仿真模型并仿真测得多组电流、开通和关断信息，确定直流卸荷装置的最大总损耗能量，利用热网络仿真模型，计算直流卸荷装置的参考最大结温，通过目标电流信息计算直流卸荷装置在参考最大结温下的目标损耗能量，以确定目标最大结温。可见，通过电磁暂态仿真获取直流卸荷装置投入过程中的电流和开关动作信息，无需建立IGBT或IGCT的三维模型，大大减少了计算最大总损耗能量的工作量和时间，将计算得到的参考最大结温作为迭代输入，再次对损耗进行迭代计算，使计算得到的最终结温更准确，从而提高计算直流卸荷装置的结温的效率。荷装置的结温的效率。荷装置的结温的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种直流卸荷装置的结温计算方法及装置


[0001]本申请涉及高压柔性直流输电领域，更具体的说，是涉及一种直流卸荷装置的结温计算方法及装置。

技术介绍

[0002]随着用电需求的不断增加，发电量高的区域需要向用电需求量大的区域输电，其过程可能为跨海输电，海上风电送出技术需要不断开发，在海上风电送出的过程中需要保证海上风电直流送出工程的可靠性。
[0003]海上风电柔性直流送出系统中直流卸荷装置是一个重要组成部分。当受端电网发生交流故障致使海上风电柔性直流送出系统无法送出直流功率，将会积压在海上风电柔性直流送出系统内部，这时直流卸荷装置能够对所积压的直流功率进行消耗，从而避免直流功率无法送出导致系统过电压甚至跳闸。
[0004]直流卸荷装置的工作时间通常不超过2s，在这个过程中由于大功率电力电子器件如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor)的频繁投切，会在其自身产生大量损耗导致热累计温升，因此需要对温升情况进行结温计算，以保护卸荷装置不被热击穿。
[0005]目前对IGBT或IGCT的结温核算方法有采用有限元仿真方法，需要搭建IGBT或IGCT的三维模型，其工作量大，时间长，且对于秒级的功耗卸荷需要耗费大量的计算时间和资源，仿真效率低下。而对于直流卸荷装置，引用IGBT或IGCT的结温核算方法也仅适用于高压大功率的测试场景，因此也不具备适用性。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种直流卸荷装置的结温计算方法及装置，以提高计算直流卸荷装置结温的效率。
[0007]为了实现上述目的，现提出具体方案如下：
[0008]一种直流卸荷装置的结温计算方法，包括：
[0009]创建带有直流卸荷装置的电磁暂态仿真模型；
[0010]确定多种预设的电力参数，并在每种电力参数下，对所述电磁暂态仿真模型进行故障仿真，得到所述直流卸荷装置在绝缘栅双极型晶体管IGBT或集成门极换流晶闸管IGCT被投入后的预设仿真时间后的电流信息、开通信息和关断信息；
[0011]分析各种电力参数的所述直流卸荷装置的电流信息、开通信息和关断信息，确定所述直流卸荷装置的最大总损耗能量，以及所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息；
[0012]利用预先建立带有所述直流卸荷装置的热网络仿真模型，结合所述最大总损耗能量计算所述直流卸荷装置的参考最大结温；
[0013]通过所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息，计算所述直流
卸荷装置在所述参考最大结温下的目标损耗能量；
[0014]根据所述目标损耗能量以及所述热网络仿真模型中所有电阻的总阻值，确定所述直流卸荷装置的目标最大结温。
[0015]可选的，所述确定多种预设的电力参数，并在每种电力参数下，对所述电磁暂态仿真模型进行故障仿真，得到所述直流卸荷装置在绝缘栅双极型晶体管IGBT或集成门极换流晶闸管IGCT被投入后的预设仿真时间后的电流信息、开通信息和关断信息，包括：
[0016]按照预设的单位电力参数，确定对所述电磁暂态仿真模型进行仿真的多种电力参数；
[0017]在每种电力参数下，驱动所述电磁暂态仿真模型在发生三相短路故障时，投入所述直流卸荷装置中的IGBT或IGCT，并在投入所述直流卸荷装置后的预设仿真时间后，确定该种电力参数下的所述直流卸荷装置的电流信息、开通信息和关断信息。
[0018]可选的，所述分析各种电力参数的所述直流卸荷装置的电流信息、开通信息和关断信息，确定所述直流卸荷装置的最大总损耗能量，以及所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息，包括：
[0019]基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的电流信息、第一预设阈值电压与第一预设斜率电阻，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的导通损耗能量；
[0020]基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的关断信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断损耗能量；
[0021]基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的开通信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的开通损耗能量；
[0022]将每种电力参数下的所述导通损耗能量、所述关断损耗能量和所述开通损耗能量累加，得到该种电力参数下所述直流卸荷装置的总损耗能量；
[0023]确定所述直流卸荷装置在各种电力参数下的总损耗能量中的最大总损耗能量，以及确定所述最大总损耗能量对应的电力参数下的所述直流卸荷装置的电流信息为目标电流信息。
[0024]可选的，所述基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的关断信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断损耗能量，包括：
[0025]根据每种电力参数下的所述直流卸荷装置的关断信息，确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断次数；
[0026]确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置的每一次关断的损耗能量；
[0027]累计每种电力参数下所述直流卸荷装置的各次关断的损耗能量，为所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断损耗能量。
[0028]可选的，所述基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的开通信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的开通损耗能量，包括：
[0029]根据每种电力参数下的所述直流卸荷装置的开通信息，确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的开通次数；
[0030]确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置的每一次开通的损耗能量；
[0031]累计每种电力参数下所述直流卸荷装置的各次开通的损耗能量，为所述直流卸荷
装置在所述预设仿真时间内的关断损耗能量。
[0032]可选的，所述利用预先建立带有所述直流卸荷装置的热网络仿真模型，结合所述最大总损耗能量计算所述直流卸荷装置的参考最大结温，包括：
[0033]将所述最大总损耗能量除以所述预设仿真时间，得到所述直流卸荷装置的发热功率；
[0034]根据所述发热功率和预先建立的热网络仿真模型中的各个电阻的总阻值，计算所述直流卸荷装置的参考最大结温。
[0035]可选的，通过所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息，计算所述直流卸荷装置在所述参考最大结温下的目标损耗能量，包括：
[0036]计算所述直流卸荷装置在所述参考最大结温下的目标关断损耗能量和目标开通损耗能量；
[0037]利用所述第一预设阈值电压与第二预设阈值电压，计算所述直流卸荷装置在所述参考最大结温下的目标阈值电压；
[0038]利用所述第一预设斜率电阻与第二预设斜率电阻，计算所述直流卸荷装置在所述参考最大结温下的目标斜率电阻；
[0039]根据所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流卸荷装置的结温计算方法，其特征在于，包括：创建带有直流卸荷装置的电磁暂态仿真模型；确定多种预设的电力参数，并在每种电力参数下，对所述电磁暂态仿真模型进行故障仿真，得到所述直流卸荷装置在绝缘栅双极型晶体管IGBT或集成门极换流晶闸管IGCT被投入后的预设仿真时间后的电流信息、开通信息和关断信息；分析各种电力参数的所述直流卸荷装置的电流信息、开通信息和关断信息，确定所述直流卸荷装置的最大总损耗能量，以及所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息；利用预先建立带有所述直流卸荷装置的热网络仿真模型，结合所述最大总损耗能量计算所述直流卸荷装置的参考最大结温；通过所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息，计算所述直流卸荷装置在所述参考最大结温下的目标损耗能量；根据所述目标损耗能量以及所述热网络仿真模型中所有电阻的总阻值，确定所述直流卸荷装置的目标最大结温。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定多种预设的电力参数，并在每种电力参数下，对所述电磁暂态仿真模型进行故障仿真，得到所述直流卸荷装置在绝缘栅双极型晶体管IGBT或集成门极换流晶闸管IGCT被投入后的预设仿真时间后的电流信息、开通信息和关断信息，包括：按照预设的单位电力参数，确定对所述电磁暂态仿真模型进行仿真的多种电力参数；在每种电力参数下，驱动所述电磁暂态仿真模型在发生三相短路故障时，投入所述直流卸荷装置中的IGBT或IGCT，并在投入所述直流卸荷装置后的预设仿真时间后，确定该种电力参数下的所述直流卸荷装置的电流信息、开通信息和关断信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析各种电力参数的所述直流卸荷装置的电流信息、开通信息和关断信息，确定所述直流卸荷装置的最大总损耗能量，以及所述直流卸荷装置在所述最大总损耗能量时的目标电流信息，包括：基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的电流信息、第一预设阈值电压与第一预设斜率电阻，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的导通损耗能量；基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的关断信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断损耗能量；基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的开通信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的开通损耗能量；将每种电力参数下的所述导通损耗能量、所述关断损耗能量和所述开通损耗能量累加，得到该种电力参数下所述直流卸荷装置的总损耗能量；确定所述直流卸荷装置在各种电力参数下的总损耗能量中的最大总损耗能量，以及确定所述最大总损耗能量对应的电力参数下的所述直流卸荷装置的电流信息为目标电流信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的关断信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关
断损耗能量，包括：根据每种电力参数下的所述直流卸荷装置的关断信息，确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断次数；确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置的每一次关断的损耗能量；累计每种电力参数下所述直流卸荷装置的各次关断的损耗能量，为所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的关断损耗能量。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于每种电力参数下的所述直流卸荷装置的开通信息，计算在该种电力参数下，所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的开通损耗能量，包括：根据每种电力参数下的所述直流卸荷装置的开通信息，确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置在所述预设仿真时间内的开通次数；确定每种电力参数下的所述直流卸荷装置的每一次开通的损耗能量；累...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬煜轲，邹常跃，卢毓欣，赵晓斌，李巍巍，李岩，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：