【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率模块设计，特别是涉及一种柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法。
技术介绍
1、随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压源换流器的高压直流输电技术(voltage-sourced converter high voltage directcurrent,vsc-hvdc)日益受到重视。模块化多电平换流器(mmc，modular multilevelconverter)是柔性直流输电系统应用中电压源换流器的一种，以其显著的优势广泛应用于柔性直流输电和新能源接入系统。
2、mmc-hvdc每个桥臂由一定数量的子模块和桥臂电抗器串联组成，通过控制每个桥臂投入、切除子模块的个数，使交流侧的输出电压逼近交流正弦电压，直流侧的输出电压逼近直流电压，实现系统的稳定运行。
3、igbt是一种半导体功率开关器件，它通常工作在高频开关状态。在igbt关断瞬间尖峰电压会施加于igbt的集电极和发射极之间，由于该电压值会远超过igbt的额定电压值，所以开关器件极有可能因雪崩击穿而损坏。在功率模块中，由通流回路相交链的磁链所产生的寄生电感和分布电感，通常被称为杂散电感。杂散电感包括器件本身的寄生电感以及连接结构的分布电感。杂散电感是无法避免的，无论怎么优化结构设计，都不能够将杂散电感降低为0。杂散电感对功率模块的主要影响有：1)杂散电感较大时，igbt快速关断产生的电压尖峰可能超过器件耐受值；2)增加功率器件的开关损耗，影响开关速度。
4、通常，杂散电感都是在mm
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，用以解决在功率模块设计阶段未能评估功率模块结构设计是否满足杂散电感限值要求的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，该方法包括以下步骤：
3、1)基于换流阀系统设计方案，计算得到杂散电感限值lmax；
4、2)根据系统设计方案建立功率模块有限元仿真模型，并提取其杂散电感仿真值，进而依照功率模块有限元仿真模型制作功率模块并对功率模块通流回路的杂散电感进行测量获得杂散电感实际值；
5、3)比较杂散电感仿真值与杂散电感实际值，当两者偏差值小于等于偏差值阈值时满足偏差要求，否则不满足要求，并对功率模块有限元仿真模型进行迭代修正仿真，直到满足偏差要求；
6、4)将满足偏差值要求的杂散电感实际值与lmax进行比较，以判断功率模块结构设计是否合格：当杂散电感实际值大于杂散电感限值lmax时判定功率模块结构设计不合格，随后优化功率模块结构设计方案，修正功率模块有限元仿真模型，按照修正后的仿真模型制作修正后的功率模块，并重新确定杂散电感仿真值和杂散电感实际值，进而回到步骤3)进行重复迭代计算；当杂散电感实际值小于等于lmax时判定功率模块结构设计合格。
7、上述技术方案的有益效果为：根据设计方案计算得到杂散电感限值lmax，同时根据设计方案建立功率模块的有限元仿真模型，提取模型的杂散电感仿真值并与依照模型制作的功率模块的杂散电感实际值对比，如果偏差值过大则进行修正，使模型更加可靠，并将杂散电感实际值与lmax进行对比，来评估设计方案，同时还考虑到模型结构设计不合格时，可以通过对有限元仿真模型进行修改，从而改变模型结构设计，本专利技术在模型设计阶段就对杂散电感进行评估，充分考虑了杂散电感对功率模块结构设计的影响，使结构设计更为严谨。
8、进一步地，步骤1)中，杂散电感限值lmax计算公式：
9、
10、式中lmax为杂散电感限值，δvce为允许的最大关断电压尖峰限值，di/dt是电流随时间的变化率。
11、上述技术方案的有益效果为：对杂散电感的限值进行计算，便于之后的对比。
12、进一步地，优化功率模块结构设计方案包括在满足物理连接和机械强度要求的基础上，改变叠层母排结构，减小母排长度和正负母排距离，将开孔位置靠近母排中间区域，在母排叠层部分区域不折弯。
13、上述技术方案的有益效果为：对模型进行优化，使优化过后的模型的杂散电感得到降低，符合杂散电感限值的要求。
14、进一步地，步骤3)中，偏差值阈值设定为5％。
15、上述技术方案的有益效果为：对偏差值阈值进行限定使仿真模型与实际功率模块更为接近，便于之后对模型的修改和优化。
16、进一步地，步骤2)中有限元仿真模型通过ansys q3d extrator或ansys maxwell或cosmol软件建立。
17、上述技术方案的有益效果为：选择合适的软件建立有限元仿真模型可以使模型的精度得到提升。
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1.一种柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，所述的步骤1)中，杂散电感限值Lmax计算公式：
3.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，优化功率模块结构设计方案包括在满足物理连接和机械强度要求的基础上，改变叠层母排结构，减小母排长度和正负母排距离，将开孔位置靠近母排中间区域，在母排叠层部分区域不折弯。
4.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，所述的步骤3)中，偏差值阈值设定为5％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，所述的步骤2)中有限元仿真模型通过Ansys Q3D extrator或AnsysMaxwell或Cosmol软件建立。
【技术特征摘要】
1.一种柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，所述的步骤1)中，杂散电感限值lmax计算公式：
3.根据权利要求1所述的柔直换流阀功率模块通流回路杂散电感设计评估方法，其特征在于，优化功率模块结构设计方案包括在满足物理连接和机械强度要求的基础上，改变叠层母排结构，减小母排长度和正负母...
【专利技术属性】
技术研发人员：司志磊，王鹏忠，韩坤，刘堃，王帅卿，刘路路，胡秋玲，夏克鹏，周晓风，户永杰，张磊，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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