基于高壓IGBT中壓三電平PWM風(fēng)電變流器研究.pdf

1、NPC三電平PWM變流器的應(yīng)用越來越廣泛，成為目前研究的熱點(diǎn)。因此，本文以三電平拓?fù)錇榛A(chǔ)，以中壓三電平PWM風(fēng)電變流器為實(shí)驗(yàn)依據(jù)，從高壓IGBT角度對(duì)中壓等級(jí)的三電平變流器進(jìn)行研究和分析。
　　首先闡述了三電平變流器的應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展方向，接著從三電平變流器的拓?fù)?、IGBT(Isolated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)器件、高壓IGBT驅(qū)動(dòng)三個(gè)方面論述三電平PWM變流器發(fā)展?fàn)顩r。多電平拓

2、撲分飛跨電容型、NPC型和級(jí)聯(lián)多電平拓?fù)浣榻B，并且介紹每種拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)。IGBT成為現(xiàn)在的主流開關(guān)器件，并將IGBT與后來產(chǎn)生的IGCT器件進(jìn)行對(duì)比，得出IGBT優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，在5MW等級(jí)以下的變流器開關(guān)器件選擇IGBT為佳。
　　重點(diǎn)對(duì)NPC三電平PWM變流器的功率器件的損耗和溫升進(jìn)行分析和計(jì)算。首先通過公式推導(dǎo)和近似計(jì)算得到功率器件的損耗和溫升，然后使用三菱官方軟件Melcosim軟件計(jì)算，得到功率損耗結(jié)果，并與前面公式計(jì)

3、算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證公式推導(dǎo)計(jì)算結(jié)果的精確性。通過計(jì)算三電平變流器的器件功率損耗和溫升，提出幾種節(jié)省成本的IGBT選擇方案?，F(xiàn)將NPC三電平拓?fù)涞捏匚欢O管換成IGBT模塊，不改變控制策略和控制方式，提出IGBT模塊選擇方案，并對(duì)該方案的功率器件進(jìn)行功率損耗和溫升計(jì)算，由計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證該IGBT選擇方案的可行性。
　　設(shè)計(jì)并制作了高壓IGBT驅(qū)動(dòng)板，對(duì)其控制軟件、控制電路及功能進(jìn)行介紹。然后通過雙脈沖實(shí)驗(yàn)測(cè)試IGBT驅(qū)動(dòng)板的開通和關(guān)

4、斷功能，分析IGBT的開通和關(guān)斷特性，并選擇合適門極電阻，確保合適的di/dt和du/dt。
　　通過IGBT并聯(lián)方式提升變流器容量，并聯(lián)方式從IGBT組件并聯(lián)和三電平橋臂的并聯(lián)兩種方式進(jìn)行分析。簡單介紹IGBT組件并聯(lián)，重點(diǎn)分析三電平橋臂的并聯(lián)。為了解決橋臂的并聯(lián)造成的不均流，采用串電感方法，然后通過計(jì)算和仿真得到串電感方法的可行性。由于串電感方法對(duì)系統(tǒng)控制來說不用任何附加條件，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單。
　　最后通過三電平組件并