二电平IGBT变频器载荷工况下损耗和温升计算程序的开发

介绍了采用IPOSIM和Simulation-Tool软件计算载荷工况下损耗和温升的方法,并对软件的计算方法作了改进,形成了二次开发程序,克服了原有软件对载荷点数量的限制。以某地铁车辆变频器的运行数据为研究对象,通过程序计算得到了运行过程中的损耗、散热器温度、IGBT模块中芯片壳温及结温变化曲线,可为地铁车辆IGBT变频器的热设计工作提供指导。     

一种IGBT简化结温曲线计算方法

文章基于离散积分原理实现对基波周期内的结温量化表达,开发了一种简化结温曲线方法,将包含详细结温信息的结温波动曲线转换为仅含关键结温信息的简化结温波动曲线,计算精度高,同时能够快速确定最大/最小结温及其出现时刻,极大地降低了计算负担。通过不同基波频率的结温仿真分析,文章所提方法能很好反映结温波动变化,计算精度高。相较于其他结温计算方法,文章所提方法的计算速度优势明显,适应于长时间尺度计算。最后,通过功率考核试验实测结温波动,验证了该方法的准确性。     

基于热传导模型的IGBT结温计算方法

针对IGBT芯片结温难以直接测量的问题,提出了一种基于热传导模型的IGBT结温计算方法。基于经典的Cauer型RC网络结构,建立了变流器热传导模型;结合传递函数概念和热传导模型结构,完成了变流器热传导模型的参数识别;通过查阅IGBT产品手册以及实际工作工况,计算得到IGBT实时功率损耗;最终通过MATLAB/Simulink进行仿真计算,得到变流器IGBT芯片的实时结温。此方法实现了IGBT芯片结温的快速计算,为IGBT可靠性和寿命评估提供了数据支撑,同时也为功率模块及变流器的设计研发提供了新的科学依据。     

地铁车辆IGBT瞬态结温计算方法研究

基于IGBT模块封装的物理结构,分析了热量冲击导致芯片失效的主要原理.根据芯片热损耗的主要传递路径,建立了热量传递各环节的瞬态传热模型,并分别给出了瞬态温升计算方法.尤其对热量传递模型较复杂的走行风冷热管式散热器进行了详细分析和试验研究,并给出了获取散热器热阻抗模型实时参数的有效解决方法;最后,对芯片瞬态结温计算方法进...     

IGBT模块功率损耗的产生机理、计算及模拟

分析了IGBT模块功耗的来源,根据其导通和开关波形讨论了功耗的定义和计算方法;介绍了如何根据模块数据手册估算IGBT及其续流二极管(FWD)的功耗,以及利用PSIM软件模拟模块在应用系统中的功耗;分别利用基本公式和PSIM软件模拟计算和比较了一个逆变电路中IGBT模块的功耗和最高结温。     

载波移相控制级联十一电平变频器的仿真研究

级联多电平高压大容量变流器已广泛应用于大型变频传动和电力系统,其各种拓扑结构和控制策略是研究的热点。文章对级联十一电平的电路结构和工作原理进行了介绍,用Matlab／Simulink软件在载波水平移相控制方式下进行系统仿真,并分析了输出电压波形和谐波成分。     

级联多电平高压变频器在脱硫项目上的应用

简要叙述了攀钢集团成都钢铁有限责任公司的脱硫工艺,重点介绍了脱硫工艺中使用的多电平高压变频器传动系统的基本结构和工作原理。负载试验结果证明,该系统可靠性高且节能效果显著。     

三电平NPC拓扑结构中功率IGBT器件的应用和分析

讨论了三电平NPC拓扑结构的基本工作原理和相应的换流路径;考虑到IGBT模块对直流电压稳定性的要求,给出在给定故障率条件下允许长期运行的最大直流母线电压;分析了器件芯片技术及封装的特点,给出了在三电平应用中的IGBT解决方案;以4.5k V IGBT为例,研究了三电平拓扑布局应用中杂散电感及结温差异所引起的开关特性问题,并提出一些在三电平设计中关于IGBT模块均流和布局应用方面的建议。     

基于车载数据的IGBT模块损耗及结温研究

基于CRH5型动车组牵引逆变器车载数据,利用概率论解决了原始数据的零漂问题,给出了适用于全工况范围的IGBT模块损耗计算方法,分析验证了文章提出的带水冷基板热网络模型在导热硅脂层耦合的合理性,采用有限元热仿真的方法验证了热网络模型的有效性,并给出一种适用于本领域工程实际应用的热阻计算方法。     

一种基于关断电压的IGBT模块结温监测方法

实现准确的结温监测对增强绝缘栅双极晶体管（IGBT）模块的可靠性、延长器件寿命至关重要。文章提出了一种基于关断电压的IGBT模块结温监测方法,具有不受负载电流干扰的特性。该方法首先验证了关断电压作为温敏电参数的合理性;其次,采用深度神经网络（DNN）,排除关断电压对负载电流的依赖,达到不同工况下保持准确结温预测的目的;最后,通过单相脉宽调制（PWM）进行试验验证。结果显示,该结温监测方法误差在±5℃的范围内,这表明利用DNN优化结温监测是可行的。     

高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估

轨道车辆目前所使用的低频线路变压器受低效和超重问题所困.未来的牵引传动系统可能直接与电网相连,无需该类变压器.典型的无变压器传动系统通常由多个使用HV-IGBT(高压绝缘栅双极型晶体管)的中等电压规格变流器串联而成.设计之初先对6.5 kVIGBT和目前已商业应用于牵引领域的3.3 kV、4.5 kV IGBT的开关特性和损耗进行比较,基于所考虑的HV-IGBT,对多电平变流器的特点及其在无变压器系统的应用进行了评估.本文侧重于变流器的损耗分析,同时简要地探讨了可靠性和谐波频谱问题.综合考虑上述各方面因素,三电平中点箝位变流器是一种较理想的方案,适用于无变压器牵引系统,可作为网侧变流器和电机侧变流器使用.     

一种变频器和工频电网之间同步切换的方法

工频旁路运行是变频器的一种重要运行方式,变频器与工频电网间切换若不当,则会引起很大的电流冲击和严重的电磁干扰。文章提出了一种软件估算工频电源频率的方法,介绍了一种使用三相锁相环使变频器的输出频率和相位与工频电源的相同的方法,以改善工频切换性能。     

IGBT变频器的关断浪涌电压仿真分析及其抑制方法

对IGBT变频器关断浪涌电压产生机理进行分析,介绍采用吸收电路及减小主电路分布电感这两种抑制浪涌电压的方法,并通过实测与仿真进行验证。     

SHEPWM对三电平NPC变频器共模电压的抑制作用

降低变频器的共模电压消除及其产生的共模干扰,在高压大功率应用场合具有重要意义.常规的特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)不能消除变频器输出相电压中共模分量.应用SHEPWM方法控制三电平中点箝位式变频器,分别采用消除三倍频谐波和不消除3倍频谐波两种方式,对比了这两种方法对消除共模电压的作用.PSIM仿真结果和实验结果都表明,采用消除三倍频谐波的SHEPWM的方式,可成功消除低频的共模电压,证明了该方式对消除低频共模电压的有效性.     

模块化多电平换流器电容电压的一种平衡控制方法

介绍了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的运行原理以及模块电容电压的平衡控制。考虑传统的单相桥臂平均电压控制可能会在外部干扰的情况下输出电压不平衡而导致波形畸变,结合载波移相调制方法提出了三相桥臂平均电压控制的方法,并对子模块电容电压采取比例积分调节,使得模块电容电压平衡在稳定的范围内。仿真验证了电容电压平衡控制的可行性。     

一种新型级联型高压变频器SVPWM控制

提出了一种SVPWM(空间矢量脉宽调制)新控制策略,选取与参考矢量距离最近的电压矢量作为最优矢量传送给负载.由于级联型多电平变频器电压矢量空间分布的稠密性,在调制深度足够大的情况下,其误差完全可以被忽略.通过MATLAB/Simulink仿真,得到了验证.该方法非常易于数字化实现,能满足实时控制的需要.     

一种考虑中点偏移的 三电平逆变器容错控制策略

对一种具有容错能力的NPC三电平逆变器进行研究。分析传统的SVPWM容错控制算法,发现传统SVPWM容错控制算法会导致中点电位偏移。中点电位偏移会影响电压矢量,进一步导致线性调制区域减小。为了抑制中点电位偏移,提出在合适的扇区补偿参考电压幅值的策略,并给出补偿量的计算方式。最后通过实验验证该容错控制策略能够在逆变器故障后保障逆变器继续工作的同时有效控制中点电位偏移。     

一种二极管箝位五电平H桥逆变器的应用

介绍了一种二极管箝位型五电平H桥逆变器，它以2个三电平桥臂构成H桥，可以方便地得到五电平相电压输出，结合移相变压器和12脉波整流器，形成了一种新的大功率变流器拓扑结构。针对五电平H桥，采用载波移相控制策略，实现简单，能够使载波频率加倍，降低滤波器的体积和容量，提高系统效率。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制策略的有效性和实用性，能够有效提高输入侧功率因数，并获得良好的输出波形。