MMC型HVDC輸電系統(tǒng)子模塊的設(shè)計(jì)
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由IGBT手冊和功耗計(jì)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：
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(jì)時(shí)主要考慮設(shè)計(jì)合理的散熱器以降低器件的溫升，即減小RthHA?？筛鶕?jù)結(jié)溫計(jì)算公式計(jì)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(jì)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：
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(yàn)驗(yàn)證
設(shè)計(jì)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(shí)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(qiáng)迫水循環(huán)冷卻，SM散熱器水流量為8 L／min。針對SM實(shí)際運(yùn)行工況，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行系統(tǒng)模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)電路如圖5所示。試驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)的SM各方面性能指標(biāo)均滿足要求，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠運(yùn)行。試驗(yàn)波形如圖6所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175872.htm
8 結(jié)論
針對MMC型HVDC系統(tǒng)SM進(jìn)行了深入研究，介紹了MMC型輸電系統(tǒng)的基本原理，重點(diǎn)闡述了SM的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，針對設(shè)計(jì)中涉及到的關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算和熱設(shè)計(jì)等給出了計(jì)算公式和實(shí)現(xiàn)思路，最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證了SM設(shè)計(jì)方法的合理性和可靠性。
評(píng)論