多功能變換器不同工作模式功率模塊熱分析.pdf

1、越來(lái)越多的可再生能源作為分布式發(fā)電(Distributed generation，DG)系統(tǒng)接入大電網(wǎng)，對(duì)并網(wǎng)變換器工作能力的要求也越來(lái)越高。為了降低分布式發(fā)電系統(tǒng)中電能質(zhì)量的治理成本、提高并網(wǎng)變換器的性?xún)r(jià)比，多功能變換器被設(shè)計(jì)并開(kāi)始廣泛應(yīng)用。多功能變換器同時(shí)具備了輸出有功、無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制等功能，通常在輸出有功的基礎(chǔ)上將功率裕量用來(lái)補(bǔ)償無(wú)功或者諧波。然而不同的補(bǔ)償類(lèi)型對(duì)功率器件造成的溫升不同，在不加控制時(shí)，很可能引起溫度過(guò)熱而燒壞器

2、件，從而影響系統(tǒng)的可靠性。針對(duì)這一問(wèn)題本文對(duì)不同工況時(shí)多功能變換器功率器件的結(jié)溫進(jìn)行了分析，并提出優(yōu)化控制策略使其工作在結(jié)溫安全范圍內(nèi)。具體研究工作如下：
　　首先，簡(jiǎn)單介紹了多功能變換器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了對(duì)功率模塊損耗和熱的研究狀況。
　　其次，在分析IGBT的工作原理和運(yùn)行特性基礎(chǔ)上指出其導(dǎo)通和開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生損耗的原因。功率損耗能產(chǎn)生熱量，使結(jié)溫升高，因此建立了電熱耦合模型的框架。在電模型中研究了IGBT和反并聯(lián)二

3、極管的導(dǎo)通、開(kāi)關(guān)損耗計(jì)算方法；在熱模型中先介紹了傳熱的基礎(chǔ)理論，熱阻抗的影響因素，再在分析了兩種RC等效熱網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)基礎(chǔ)上選取合適的Foster結(jié)構(gòu)作為電熱轉(zhuǎn)換的等效模型。
　　然后，在電熱偶合模型的基礎(chǔ)上使用Matlab/Simulink建立電熱仿真模型。在保證變換器工作在額定功率的前提下，對(duì)工作在單一工作情況時(shí)IGBT和二極管的損耗和結(jié)溫變化進(jìn)行了仿真分析。得出指令電流為諧波時(shí)造成損耗最大，結(jié)溫最高，有功指令電流次之，無(wú)功指令