[發明專利]一種三電平風電變流器的功率損耗計算方法

有效

• 申請號: 202010864772.5
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112187083B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 屈魯;唐博進;曾嶸;郭明珠;余占清;翟冬玲;崔彬;趙彪
• 申請（專利權）人: 中國長江三峽集團有限公司;清華大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;G06F30/30
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張陸軍

1.一種三電平風電變流器的功率損耗計算方法，其中，所述三電平風電變流器中單相橋臂包括開關管T1-T6、二極管D1-D6及電容Cd1和Cd2，所述開關管T1-T6中的每一個開關管Ti都和對應的二極管Di反并聯，i為整數且1≤i≤6，即所述開關管Ti的集電極或陽極連接至所述對應的二極管Di的陰極，且所述開關管Ti的發射極或陰極連接至所述對應的二極管Di的陽極，所述開關管T1-T4依次順序串聯，即前一開關管的發射極或陰極連接至后一開關管的集電極或陽極；所述電容Cd1的正極連接至所述開關管T1的集電極或陽極，所述電容Cd1的負極連接至所述電容Cd2的正極和所述開關管T5的發射極或陰極；所述電容Cd2的負極連接至所述開關管T4的發射極或陰極；所述開關管T5的集電極或陽極連接至所述開關管T1的發射極或陰極，所述開關管T5的發射極或陰極連接至所述開關管T6的集電極或陽極；所述開關管T6的發射極或陰極連接至所述開關管T4的集電極或陽極，

其特征在于，功率損耗計算方法包括：

確定所述開關管T1、T2、T5和二極管D1、D2、D5的導通角度與占空比的關系；

依據所述導通角度與占空比計算所述開關管T1、T2、T5的開通損耗、關斷損耗、通態損耗；

依據所述導通角度與占空比計算所述二極管D1、D2、D5的關斷損耗、通態損耗；

設α表示功率因數角度，M為調制度，則

所述開關管T1的導通角度處于區間[0，π-α]時，占空比為Msin(wt+α)；

所述二極管D1的導通角度處于區間[2π-α，2π]時，占空比為Msin(wt+α)；

所述開關管T2的導通角度處于區間[0，π]時，占空比為(1+Msin(wt+α))/2；

所述二極管D2的導通角度處于區間[π，2π-α]時，占空比為(1+Msin(wt+α))/2；

所述二極管D2的導通角度處于區間[2π-α，2π]時，占空比為(1+Msin(wt+α))/2；

所述開關管T5的導通角度處于區間[π，2π-α]時，占空比為(1+Msin(wt+α))/2；

所述開關管T5的導通角度處于區間[2π-α，2π]時，占空比為(1-Msin(wt+α))/2；

所述二極管D5的導通角度處于區間[0，π-α]時，占空比為(1-Msin(wt+α))/2；

所述二極管D5的導通角度處于區間[π-α，π]時，占空比為(1+Msin(wt+α))/2；

所述開關管T1、T2、T5的開通損耗為

其中，

I_p和U_m分別為所述單相橋臂電流I和電壓U的幅值，w為所述電流I和電壓U的頻率，t代表時間，f_sw為器件開關頻率，k₁是根據IGCT開通時開關條件與標準測試條件關系引入的修正系數，Q_on0是單脈沖開通能量，V_d0和i_L0是數據手冊中的標準測試條件；

所述開關管T1、T2、T5的關斷損耗為

其中，

k₂是根據所述開關管關斷時開關條件與標準測試條件關系引入的修正系數，Q_off0為單脈沖關斷能量；

所述開關管T1、T2、T5的通態損耗為

其中，

V_T0為門檻電壓，r_T為斜率電阻；

所述二極管D1、D2、D5的關斷損耗為

其中，k₃是根據所述二極管關斷時開關條件與標準測試條件關系引入的修正系數；

所述二極管D1、D2、D5的通態損耗為

2.根據權利要求1所述的一種三電平風電變流器的功率損耗計算方法，其特征在于，

所述開關管T1的損耗包括：

開關損耗

通態損耗

3.根據權利要求1或2所述的一種三電平風電變流器的功率損耗計算方法，其特征在于，

所述開關管T2的損耗包括：

開關損耗

通態損耗