一种IGCT三电平变流器极限功率试验方法

提出一种可以评估大容量IGCT三电平变流器极限功率输出能力的测试方法。基于同步对称PWM调制及温度估计模型进行IGCT三电平变流器功率实验,可测试不同负载功率因数下、可逆运行下的设备容量,实现对功率器件温升的准确评估。该方法采用PWM脉宽实时调节的方式改变负载电感两端电压差,相比于一般同步调制方法直接改变查表角度或查表电压的方式,进一步减小了电流纹波,使测试电流更贴近实际情况。     

基于IGCT串联的高压变频调速系统

简单介绍了IGCT器件及其在国内外电机拖动中的应用情况,给出了明阳龙源公司在基于IGCT串联的高压变频调速系统方面的研制及其在工业生产中的应用情况。     

基于IGCT串联的高压变频调速系统

简单介绍了IGCT器件及其在国内外电机拖动中的应用情况,给出了明阳龙源公司在基于IGCT串联的高压变频调速系统方面的研制及其在工业生产中的应用情况。     

IGCT器件在风力发电并网变流器中的应用

IGCT是一种基于GTO结构的新型大功率半导体开关器件。IGCT在电压和功率等级、效率、可靠性以及变流器结构设计等方面具有显著的特点和优势,非常适合大功率变流装置的应用要求。在此,简单介绍了风力发电技术的发展趋势,以及全功率变流风力发电系统的结构和特点。结合IGCT的工作原理和性能,分析了IGCT器件在风力发电并网变流器中的应用;此外,还介绍了国产IGCT器件技术的发展现状和试验情况。     

基于IGCT的20MV·A NPC/H桥变流器研究北大核心

研究了基于IGCT的20 MV·A NPC/H桥大功率变流器,并已成功应用于大型轴流式空气压缩机领域。变流器采用基于IGCT的模块化结构设计,分析了模块的理论换流过程,用于指导功率器件选型与功率模块的结构设计。自主设计的功率模块可以有效减小杂散电感,保证IGCT工作的可靠性。研究了基于VME总线的集成化控制系统,实现了大功率同步电机的矢量控制。实验结果表明,该变流器系统达到设计要求,具有良好的性能。     

用于大功率变流器的IGCT功能型模型

IGCT(集成门极换流晶闸管)由于其优越的性能在中压大功率变换器领域中正逐渐得到广泛应用。该文描述了一种适用于高压大功率变流仿真和计算机设计的IGCT功能型模型，该模型是依据IGCT的主要外部物理特性，在PSIM软件包下建立的等效电路。此模型的主要特点就是计算速度快，参数求解简单。该文详细描述了该模型的等效原理和模型构成，并根据IGCT-5SHX08F4502给出了模型主要参数。仿真和实验结果对比表明该模型具有一定的实用性。     

IGCT门阴极换流路径杂散阻抗在线监测方法研究

集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)换流路径杂散阻抗是评估其关断能力的重要参数,现有离线测量方法有诸多缺陷并且测试过程复杂,实时性差。该文主要针对IGCT换流路径杂散阻抗在线监测问题,结合IGCT关断过程,分析了换流路径杂散阻抗的构成;根据基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’s current law,KCL)、基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’s voltage law,KVL)推导了换流路径电压、电流方程,进而提出基于阴极集成印刷电路板(printed circuit board,PCB)式电流传感器的换流路径杂散参数在线监测方法;采用高速采集卡和LabVIEW软件,构建了测量系统;通过在高压、大电流加速老化测试平台上的实际测试,实现了mΩ级电阻与nH级电感的杂散阻抗准确提取,验证了在线监测方法的有效性。     

大功率牵引变流器IGCT器件损耗模型

集成门极换流晶闸管（IGCT）是保障大功率牵引变流器高效可靠运行的重要元件。IGCT器件开关过程中电压及电流的动态特性极大地影响了大功率变流器系统的稳定运行。研究了不同测试工况对4.5kV/4 kA的IGCT器件动态特性参数的影响,并提出了一种考虑器件电压、电流和温度的IGCT器件损耗数值模型。该模型形式简单、易于实现、具有可推广性,为进一步分析大功率变流器系统损耗及效率特性打下理论基础。     

基于IGCT的大容量谐振直流变压器设计

更大容量、更低成本的单向直流变压器(DCT)是提高光伏直流汇集技术经济性的关键手段。此处结合集成门极换流晶闸管(IGCT)的低通态压降与谐振拓扑的正弦波电流、器件开关电流低等特征,提出了基于IGCT的大容量谐振直流变压器(IGCT-SRC)。在此基础上,通过二极管直接串联来简化IGCT-SRC拓扑结构并实现高电压增益。同时分析了考虑均压电容与死区时间后IGCT-SRC的软开关特性。最后,研制了1.5 kV/10 kV 2 MW的IGCT-SRC样机,验证了所提方案的有效性。     

IGCT变流器吸收箝位电路的参数设计

近年来对风机容量的要求出现了爆发式增长,已达3~7 MW。此外,并网谐波控制、低电压过渡等风机并网标准越来越严苛。以集成门极换流晶闸管(integrated gatecommutated thyristor,IGCT)为核心的中压直驱全功率变流装置既可满足风机的大容量要求,又能灵活实现电网故障过渡、电网无功支撑等要求,成为大容量风机的最优选择。在IGCT变流器中,箝位电路的参数将直接影响器件SOA、最小脉宽与并网电流质量,是风机功率模块设计中十分重要的部分。提出一套IGCT变流器吸收箝位电路的优化设计方法,显著简化了箝位电路的设计过程。在对箝位电路换流工况进行详细分析的基础上,提出了箝位电路的等效电路。根据等效电路进行了响应分析,综合考虑箝位电路的设计原则,找到了优化参数的选取方法,从而降低了最小脉宽限制,提高了动态恢复速度。给出了设计实例,并进行了仿真与实验验证。     

IGCT及其逆变电路的PSpice仿真

集成门极换流晶闸管(IGCT)在中压领域的应用越来越广泛。利用PSpice软件包建立了IGCT的单2T-3R模型仿真电路,并基于此模型对中压变频器中的逆变单元,在载波频率为800Hz时的三种情况(不考虑线路杂散电感、考虑较大杂散电感、考虑一种故障情况)进行了仿真和分析。提出IGCT不安装关断吸收电路只是在线路结构紧凑、杂散电感较小的场合：否则要加装关断吸收电路。     

直流输电系统逆阻型IGCT换流阀研究

换相失败是基于晶闸管换流阀的高压直流（HVDC）输电系统常见故障,严重威胁电网安全运行。为有效解决换相失败难题,此处从电力电子器件的基本特性出发,提出了基于逆阻型集成门极换流晶闸管（IGCT）换流阀的换相失败抑制方法和直流输电系统拓扑方案。搭建了系统仿真模型,对比研究了在直流系统逆变侧出现换相失败故障后,采用晶闸管换流阀和逆阻型IGCT换流阀对直流系统的影响情况。仿真结果表明,逆阻型IGCT换流阀对换相失败故障的抑制效果良好。根据目前IGCT器件的研制水平,设计了逆阻型IGCT换流阀,并提出了控制逻辑。基于研究成果,进行了逆阻型IGCT换流阀样机研制。为验证样机性能,搭建了合成试验回路系统,开展了逆阻型IGCT换流阀的通流试验和电流关断试验,试验结果证明IGCT换流阀的设计和研制满足要求。研究结果可为以后直流输电工程的系统研究和换流站关键设备设计提供参考。     

IGCT变频器在矿井提升机调速系统中的应用

着重介绍了IGCT大功率三电平变频器在煤矿主井提升调速系统中的应用,分析了提升机电控系统中运用IGCT三电平逆变器的工作原理。IGCT变频器可以做到大功率、高电压,使提升机电控系统可靠性更高,输入、输出的功率因数为1,减少了电网的谐波污染,使提升效率明显高于同类型设备,能耗大幅度下降。     

高压IGCT三电平变流器的试验研究

IGCT元件的结构特点使其在高电压和大电流范围具有优越的性能,而IGCT元件驱动与元件的高度集成化又使其使用很方便.使用IGCT元件的三电平电路结构在高压大功率变流器中得到广泛的应用.对IGCT变流器逆变部分目前国内外使用的主要拓扑结构进行总结,并在理论分析及系统仿真的基础上,设计了高压IGCT三电平变流器.对IGCT元件及变流器系统进行试验,检验该变流器的工作性能.试验结果表明,该变流器达到了设计要求,具有良好的性能.     

IGCT载流子寿命分布特性及参数提取方法研究

集成门极换流晶闸管(IGCT)物理模型中载流子寿命与器件动静态特性有着密切联系。现有基于器件关断拖尾电流的载流子寿命参数提取方法,假设关断拖尾电流的衰减主要取决于基区载流子的复合而忽略了阳极电子电流的影响,但IGCT采用透明阳极结构增强了关断时阳极电子的抽离,因此将该方法应用于IGCT存在不足。本文基于掺杂浓度依赖的载流子寿命模型和肖克莱-里德-霍尔(SRH)复合模型,分析了不同区域下载流子寿命的耦合关系;当透明阳极厚度远小于少子扩散长度,将透明阳极侧PN结等效为短二极管,分析了其少数载流子和电流分布特性,并由此提出载流子寿命参数提取的改进方法。最后,根据载流子等效寿命随外加电压变化的特性,实验提取了不同区域下的载流子寿命参数,通过器件双脉冲仿真及实验结果对比验证了参数提取结果的有效性。     

基于IGCT的大容量直流变压器设计

大容量直流变压器(HDCT)是直流组网的核心设备,这里设计了基于集成门极换流晶闸管的HDCT(IGCTHDCT),通过最小回流功率注入的方式实现了直流变压器(DCT)全功率范围下的零电压开通,在此基础上,增加了关断缓冲电容进而实现了准零开关损耗。同时,利用IGCT通态压降低的优点降低系统通态损耗。最后,研制了1.5 kV/2 MW的HDCT样机,验证了所提方案的有效性。     

基于状态观测器的三电平逆变器故障检测与识别

针对NPC三电平逆变器单相桥臂半导体器件的开路故障,在建立三电平逆变器状态空间模型的基础上,通过分析各类故障特征提出了相应的故障后逆变器状态空间模型,由此构建状态观测器,并基于此对相应的故障检测与识别算法进行研究,最终通过仿真建模对故障诊断策略的有效性进行了验证。仿真结果表明,基于状态观测器的方法可以快速检测故障发生,并能准确识别故障器件和类型,达到了预期目标。     

基于非对称IGCT的PWM整流器换流分析与试验

基于非对称集成门极换流晶闸管(IGCT)的脉宽调制(PWM)整流器具有可靠性高、导通损耗小和易于实现有功与无功解耦控制的优点,是高压输电线路直流融冰的新选择。针对非对称IGCT的PWM整流器,根据不同状态的换流阀承受电压,建立了整流器的等值分析电路。基于等值分析电路,开展了换流阀的换流分析,研究了存在的过电流关断电压峰值。在此基础上,提出了换流阀的参数设计方法,研制了基于IGCT的换流阀,搭建了过电流关断试验和串联均压试验的试验平台,开展了物理试验研究,结果表明,所设计的参数满足IGCT安全工作要求,而且具有良好的动态和静态均压效果。     

基于IGCT的大功率五电平中点钳位/H桥变流器

将三电平中点钳位(NPC)交直交变流技术和H桥级联技术相结合的五电平NPC/H桥变流器可以实现更高等级的输出电压和容量.该文研究基于集成门极换向晶闸管(IGCT)的大功率五电平NPC/H桥变流器的主电路拓扑结构,并采用模块化结构设计方式减少了杂散参数.在变流器输出中低频时采用一种改进型载波层叠正弦脉宽调制(IPD-SPWM)方法,并提出一种解决低调制度时最小脉宽问题的方法.在变频器输出高频时采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法来减小输出电压的总谐波畸变率(THD),并给出计算的开关角度轨迹.实验结果验证了该文研制的变流器所采用的拓扑结构设计和调制方法的可行性,表明变流器达到了设计要求,具有良好的性能.     

高压IGCT缓冲电路的仿真与实验研究

针对6kV/1000kW高压变频器中集成门极换流晶闸管(Integnated Gate Commutation Thyristor,简称IGCT)的串联缓冲电路进行了设计.在分析串联缓冲电路的同时,计算了吸收电容和吸收电阻的取值范围.而后,对缓冲电路进行了PSIM仿真和试验,通过仿真和试验波形的比较,验证了缓冲电路的工作效果.结果表明,吸收电容和吸收电阻的取值合适,能够对IGCT起到很好的保护.