抽蓄雙饋電機(jī)用三電平變流器IGBT器件結(jié)溫分析及調(diào)制策略研究.pdf

1、可調(diào)速抽水蓄能系統(tǒng)中采用雙饋機(jī)組實(shí)現(xiàn)變速運(yùn)行不僅能夠改善運(yùn)行條件，提高運(yùn)行效率及水泵工況下自主調(diào)頻能力，還能通過快速調(diào)節(jié)其有功、無功達(dá)到提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。然而雙饋抽水蓄能系統(tǒng)中采用中點(diǎn)鉗位式（Neutral Point Clamped, NPC）三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，開關(guān)過程電流流通路徑復(fù)雜，造成器件損耗和結(jié)溫分布不均，影響變流器運(yùn)行可靠性和使用壽命。因此，為了進(jìn)一步提高抽蓄雙饋電機(jī)用三電平變流器運(yùn)行可靠性，針對變流器功率模塊絕緣柵雙極型

2、晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）模塊結(jié)溫分布不均問題，論文開展IGBT模塊電熱耦合模型、器件結(jié)溫分布規(guī)律及其改進(jìn)調(diào)制策略的研究。
　　主要內(nèi)容包括：
　　①針對抽蓄雙饋電機(jī)用三電平變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合雙饋機(jī)組控制策略，建立雙饋抽水蓄能系統(tǒng)控制策略并進(jìn)行運(yùn)行性能仿真。首先，針對二極管鉗位式三電平拓?fù)?，建立三電平變流器模型；其次，基于雙饋電機(jī)用三電平變流器定子電壓定向和電網(wǎng)電

3、壓定向控制方法，建立抽水蓄能雙饋機(jī)組綜合控制策略；最后，對雙饋抽水蓄能機(jī)組在發(fā)電、電動(dòng)和調(diào)相工況下的調(diào)節(jié)特性進(jìn)行分析。
　?、卺槍θ娖阶兞髌鞴β势骷娏髁魍窂娇赡苡绊懫淦骷p耗分布不均的問題，建立功率器件熱阻等效電路和結(jié)溫計(jì)算模型，分析不同運(yùn)行工況下變流器損耗和結(jié)溫分布規(guī)律。首先，基于雙饋電機(jī)機(jī)側(cè)變流器電流流通路徑，理論分析功率器件損耗不均現(xiàn)象；其次，基于器件開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗計(jì)算模型，建立其熱阻等效電路與結(jié)溫計(jì)算模型；最后，

4、在發(fā)電、電動(dòng)和調(diào)相運(yùn)行工況下對機(jī)組機(jī)側(cè)變流器功率器件損耗和結(jié)溫分布進(jìn)行仿真分析。
　?、坩槍Τ樾铍p饋電機(jī)用三電平變流器損耗不均問題，提出一種降低三電平變流器功率損耗的改進(jìn)調(diào)制策略。首先，基于三電平電壓空間矢量分布圖，對傳統(tǒng)空間矢量調(diào)制方法的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行分析；其次，通過降低不同合成電壓矢量工作區(qū)域損耗最大功率器件的工作時(shí)間，考慮新開關(guān)順序?qū)χ行渣c(diǎn)的作用，獲得改進(jìn)調(diào)制策略；最后，在發(fā)電和電動(dòng)工況下對機(jī)組機(jī)側(cè)變流器熱性能進(jìn)行仿真分析。<