IGBT高压串联阀组件开通暂态电流过冲产生机理及其抑制方法研究

【摘要】IGBT串联型电压源换流器具有占地面积小、结构简单、控制方便等特点,广泛应用于柔性直流输电。由IGBT串联阀组成的级联两电平换流器具有高电压、大容量等优势,被认为是组成未来柔性直流输电系统主网架的关键设备。因此,研究并攻克IGBT串联技术对于我国柔性直流技术的发展及能源问题的解决具有重要意义。在IGBT串联型电压源换流器中,除了各器件间的电压平衡问题外,其开通暂态电流过冲问题也与常见的低压两电平变流器存在很大的不同：第一,产生机理更加复杂。由于IGBT串联型电压源换流器兼有高压高频率的特点,因而除了常见的吸收回路及二极管反向恢复等影响因素之外,换流器中的杂散参数也会对高压串联阀组件的电流过冲产生很大的影响。第二,抑制措施更加多样。IGBT串联型电压源换流器采用有源电压控制的驱动方式,使得吸收回路及二极管反向恢复造成的影响也可以得到一定程度的抑制,但并未见相关文献对此进行研究。针对上述问题,本文开展了以下工作：分析了IGBT高压串联阀组件开通暂态电流过冲的危害。主要包括造成IGBT静态擎住效应；使IGBT超安全工作区运行、发生疲劳损伤；降低IGBT寿命等,严重威胁器件及装置的安全稳定运行。研究了造成高压IGBT串联阀组件开通暂态电流过冲的主要因素,主要包括换流器杂散参数、二极管反向恢复及吸收回路等,对各个因素的影响机理进行了深入研究并加以理论分析；最后,在仿真软件中搭建仿真电路,对各影响因素进行了仿真分析。提出了在交流侧加装阻波器来对杂散参数造成的开通暂态电流过冲进行抑制,对阻波器进行了原理分析与方案设计,并加以仿真和实验验证。结果表明,阻波器能够有效抑制由杂散参数引起的电流过冲,且对换流器的正常工作基本无影响。提出了采用有源电压控制并改进其参考电压波形的方法,来降低吸收回路对IGBT高压串联阀组件开通暂态电流过冲的影响。仿真结果表明了该措施能够显著降低由吸收回路造成的电流过冲。对有源电压控制的参考电压波形进行了进一步优化,以抑制二极管反向恢复对IGBT高压串联阀组件开通暂态电流过冲的影响。并建立了仿真模型进行仿真分析,验证上述措施的有效性。
【作者】杨杰；
【导师】邱宇峰；温家良；
【作者基本信息】中国电力科学研究院，电力电子与电力传动，2014，硕士
【关键词】柔性直流输电；电压源换流器；绝缘栅双极晶体管(IGBT)；IGBT高压串联阀；电流过冲；杂散参数；二极管反向恢复；吸收回路；有源电压控制；阻波器；

【参考文献】
[1]苟长飞.盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[2]魏子寅.基于无人机正射影像进行土地利用/土地覆盖分析[D].内蒙古师范大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[3]陶晓伟.工程建设监理服务质量保证机制研究[D].重庆大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[4]左军毅,张怡哲,梁彦.自适应不完全重采样粒子滤波器[J].自动化学报,2012,04:647-652.
[5]刘旭东.高速流水线模数转换器（PADC）精度提高新技术研究[D].北方工业大学,电路与系统,2013,硕士.
[6]陶铁元.旅游合同违约责任精神损害赔偿探析[D].内蒙古大学,法律,2013,硕士.
[7]韦北余.基于机载合成孔径雷达的目标定位技术研究[D].南京航空航天大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[8]何音韵.强疏水化介孔分子筛负载TiO_2对邻苯二甲酸酯的吸附与光催化降解特性[D].华南理工大学,环境工程,2014,硕士.
[9]王长瑞,肖竑,邵奎武.Cu-C复合材料的研究进展及其在雷达中的应用前景[J].电子机械工程,2014,01:34-39.
[10]赵楠.图书出版立项与营销过程网络化管理研究与设计[D].武汉理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[11]刘建恒.载骨形态发生蛋白2功能多肽可注射硫酸钙/矿化胶原骨修复材料的研究[D].中国人民解放军医学院,外科学,2013,硕士.
[12]卞玉存.对无源光接入网的优化问题的研究[D].华东师范大学,系统分析与集成,2002,硕士.
[13]叶剑元.民用航空器起落装架常见故障和可靠性分析[D].浙江工业大学,2012.
[14]郑应平.离散事件系统理论研究和应用进展（Ⅰ）[J].控制与决策,1996,02:233-241.
[15]刘文源.独活寄生汤配合髓芯减压干细胞移植治疗早期股骨头坏死[D].郑州大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[16]梁煜.中职校企合作创新途径研究[D].广东技术师范学院,职业技术教育学,2014,硕士.
[17]郭丽娜.中国画构图样式对中国油画的影响[D].河北师范大学,美术,2014,硕士.
[18]陈伟.基于移动电子商务的ZTE手机营销策略研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[19]张继巍.“九零后”学生阅读教学的对策研究[D].辽宁师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[20]徐峰.论不真正连带责任[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[21]耿伟肖.中美初中阶段科学教科书中化学内容设计的个案比较研究[D].河北师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[22]边策.防治城市垃圾污染的哲学思考及政策研究[D].渤海大学,科学技术哲学,2014,硕士.
[23]牛伟忠.2011-2012中国男排比赛“先赢后输”的得失分特征分析[D].北京体育大学,体育教学,2013,硕士.
[24]胥文敬.城市污水排水系统中H_2S的溢出规律研究[D].兰州理工大学,环境工程,2014,硕士.
[25]景艳娥.基于菲尔莫尔场景与框架理论的翻译认知过程探索[D].西北大学,英语笔译（专业学位）,2014,硕士.
[26]黄平.高中生历史题材影视信息解读能力的有效培养[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[27]张国玉.铝电解烟气净化控制系统设计及应用[D].中南大学,控制工程,2004,硕士.
[28]张明志.“整体语言法”在商务英语函电教学中的效果研究[D].安徽大学,英语语言文学,2013,硕士.
[29]高扬,张殿华,陈华昕,郑俊伟,高柏宏.1780mm热连轧机带钢层流冷却自动控制系统开发及应用[J].冶金自动化,2012,02:21-25.
[30]杨雷.舰船编队远程技术保障系统的设计与实现[D].大连海事大学,轮机工程,2013,硕士.
[31]王玥.重庆市公租房小区推进和谐社区建设研究[D].广西师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[32]鲍宜鹏.YHFT-MP DSP中断与异常模块设计与验证[D].国防科学技术大学,软件工程,2013,硕士.
[33]赵平,孙谷畴,曾小平.适度高温下亚热带阔叶树种叶片的光合速率和吸收光能的分配(英文)[J].植物生态学报,2008,02:413-423.
[34]曾进.重庆联通数据与固定通信产品策略研究[D].重庆大学,2005.
[35]赵明高.炼焦自动化监控系统及随车控制器的研究[D].大连理工大学,机械电子工程,2004,硕士.
[36]李社宗,赵海青,马青荣,胡俊霞,杨光仙.数据仓库技术原理及其应用[J].河南气象,2003,03:37-38.
[37]孟晓娜.客户关系管理在我国银行中的应用及研究[D].天津工业大学,2005.
[38]刘嘉宇,高德云.基于ContikiOS的低功耗无线传感器网络节点设计[J].计算机与现代化,2015,03:122-126.
[39]孙长顺,高士臣,韦素云,李玉静.燃气-蒸汽联合循环发电机组燃料供应控制系统分析及改进[J].冶金自动化,2010,02:33-37.
[40]焦亮.变形杆菌脂肪酶基因合成和毕赤酵母表达[D].湖北大学,细胞生物学,2012,硕士.
[41]孙锐.论量刑程序中的证据规则[D].吉林大学,诉讼法学,2014,硕士.
[42]陈坦.高能重离子碰撞中的净质子数分布的高阶矩和中心快度区K~-/π比值的研究[D].华中师范大学,粒子物理与原子核物理,2014,硕士.
[43]刘容.论知识产权的刑法保护[D].中国政法大学,刑法学,2004,硕士.
[44]刘丽红.基于非成像光学的微透镜阵列激光整形器件优化设计[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),光学工程,2013,硕士.
[45]马全（MaqboolKhan）.基于频繁模式树和预设权限权重的角色挖掘[D].华中科技大学,信息安全,2013,硕士.
[46]石跃祥.计算机视觉图像语义模型的描述方法研究[D].中南大学,2005.
[47]袁江山.顶岗实习对师范生专业素养发展影响研究[D].西南大学,教育学原理,2013,硕士.
[48]桑鹏.关节镜清理术治疗肘关节骨关节炎合并屈伸功能障碍的临床研究[D].遵义医学院,骨外科学（专业学位）,2013,硕士.
[49]赵凌晖.微电影的生产与传播机制研究[D].西南大学,传播学,2013,硕士.
[50]荣朝和.重视大都市区在城市化过程中的地位与作用[J].北京交通大学学报(社会科学版),2014,03:1-9.