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MMC型HVDC輸電系統(tǒng)子模塊的設(shè)計

作者: 時間:2013-03-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

由IGBT手冊和功耗計算公式,結(jié)合傳熱學(xué)原理可知,IGBT芯片及二極管芯片的結(jié)溫為:
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式中:RthJC_I為IGBT結(jié)殼間熱阻;RthCH_I為IGBT殼與散熱器間熱阻;RthJC_VD為二極管結(jié)殼間熱阻;RthCH_VD為二極管殼與散熱器間熱阻;RthHA為散熱器與周圍環(huán)境間熱阻;TA為環(huán)境溫度。
為確保TJ_I和TJ_VD不超過最高允許結(jié)溫,系統(tǒng)熱設(shè)計時主要考慮設(shè)計合理的散熱器以降低器件的溫升,即減小RthHA。可根據(jù)結(jié)溫計算公式計算出最大允許結(jié)溫情況下的熱阻RthHA(max),并以此為依據(jù)計算液冷散熱器相關(guān)參數(shù)。
在系統(tǒng)額定功率情況下,假定冷卻液體入口溫度為Tin,出口溫度為To,則根據(jù)傳熱學(xué)原理,液冷散熱器所需的液體流量為:
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式中:Q為總熱耗散功率;σ為液體的密度;V為冷卻液體流速;Cp為冷卻液體的比熱容。
分別乘以可靠性系數(shù)1.2和過載系數(shù)1.2可得滿足液冷系統(tǒng)散熱要求的散熱液體流量。

7 試驗驗證
設(shè)計出MMC的SM,直流側(cè)工作電壓范圍為1~1.5 kV,交流側(cè)工作額定電流為(100+270sin314t)A,交流側(cè)5 min短時過載電流為(100+3 40sin314t)A,IGBT開關(guān)頻率為300 Hz。選用FZ1200R33KF2C元件,控制電源選用SM直流側(cè)高位取能,支撐電容器容值為6 mF,冷卻方式為強迫水循環(huán)冷卻,SM散熱器水流量為8 L/min。針對SM實際運行工況,參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),進行系統(tǒng)模擬試驗,試驗電路如圖5所示。試驗證明,所設(shè)計的SM各方面性能指標(biāo)均滿足要求,實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運行。試驗波形如圖6所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/175872.htm

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8 結(jié)論
針對MMC型HVDC系統(tǒng)SM進行了深入研究,介紹了MMC型輸電系統(tǒng)的基本原理,重點闡述了SM的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計方法,針對設(shè)計中涉及到的關(guān)鍵參數(shù)計算和熱設(shè)計等給出了計算公式和實現(xiàn)思路,最后通過試驗驗證了SM設(shè)計方法的合理性和可靠性。


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