[發明專利]一種柔直換流閥損耗和結溫計算方法及裝置

在審

• 申請號: 202111374082.2
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114154314A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張磊;常忠廷;韓坤;夏克鵬;劉路路;司志磊;胡學彬;王帥卿;戶永杰;白磊成;田頎
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/06;G06F119/08
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 龍明濤

本發明涉及一種柔直換流閥損耗和結溫計算方法及裝置，該方法包括步驟：獲取輸入參數，所述輸入參數為初始結溫條件下的參數；根據所獲取的初始結溫條件下的參數，計算得到柔直換流閥的損耗和結溫；根據計算所得的結溫，對初始步驟中的參數進行修正；根據修正所得的參數，重新計算得到柔直換流閥的損耗和結溫；進行迭代計算，直至所得到的柔直換流閥的損耗和結溫收斂。本發明提供的技術方案，通過迭代計算的方式，克服了結溫變化給器件參數帶來的影響，具有較高的計算精度，可以為柔直換流閥工程設計提供理論依據。

技術領域

本發明涉及柔性直流輸電技術領域，尤其涉及一種柔直換流閥損耗和結 溫計算方法及裝置。

背景技術

基于模塊化多電平換流器(Modular Multi-level Converter，MMC)的 柔性高壓直流輸電技術(MMC based High Voltage Direct Current，MMC- HVDC)具有有功功率和無功功率獨立調節、輸出電壓諧波含量低、可連接薄 弱電網和無源網絡等優點，近年來在交流電網異步互聯、分布式能源并網、 直流電網等領域取得廣泛應用。柔直換流閥子模塊損耗和結溫是影響換流閥 運行特性的一項重要參數，柔直換流閥損耗和結溫的高精度計算是MMC電路 元器件選型、換流閥冷卻系統設計及直流輸電系統可靠性評估的重要依據， 因此，開展柔直換流閥損耗和結溫的高精度計算具有重要意義。

柔直換流閥損耗和結溫兩者之間密切相關，柔直換流閥半導體器件的通 態損耗和開關損耗隨著器件結溫增加而增大，柔直換流閥半導體器件的結溫 也是通過器件的損耗和熱阻計算求得。因此，由于柔直換流閥損耗和結溫兩 者之間互相關聯，如何實現損耗和結溫的精確計算是一大難題。以往計算方 法計算出的柔直換流閥損耗和結溫誤差較大，不能實現對柔直換流閥損耗和 結溫的高精度計算。

發明內容

基于現有技術的上述情況，本發明的目的在于提供一種柔直換流閥損耗 和結溫計算方法及裝置，具有較高的計算精度，可以為柔直換流閥工程設計 提供理論依據。

為達到上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種柔直換流閥損耗 和結溫計算方法，所述柔直換流閥包括并聯的IGBT和二極管，包括步驟：

S1、獲取輸入參數，所述輸入參數為初始結溫條件下的參數；

S2、根據所獲取的初始結溫條件下的參數，計算得到柔直換流閥的損耗 和結溫；

S3、根據計算所得的結溫，對步驟S1中的參數進行修正；

S4、根據修正所得的參數，重新計算得到柔直換流閥的損耗和結溫；

S5、重復執行所述步驟S3和S4以進行迭代計算，直至所得到的柔直換 流閥的損耗和結溫收斂。

進一步的，柔直換流閥的損耗包括IGBT損耗和二極管損耗；

所述IGBT損耗包括IGBT通態損耗和IGBT開關損耗；

所述二極管損耗包括二極管通態損耗和二極管開關損耗。

進一步的，采用以下公式計算IGBT和二極管的通態損耗：

其中，P_ast為IGBT通態損耗，P_F為二極管通態損耗，d₁為IGBT導通占空 比，d₂為二極管導通占空比，I_C是流過IGBT的瞬時電流，I_F是流過二極管的 瞬時電流；V_cesat為IGBT通態壓降，V_F為二極管通態壓降。

進一步的，采用以下公式計算IGBT和二極管的開關損耗：