考虑多热源耦合的风电变流器IGBT模块结温评估模型 被引量：28

1

作者 李辉 刘盛权 +3 位作者 李洋 杨东 梁媛媛 刘静 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期51-56,共6页

为了更准确地描述大功率风电机组变流器IGBT模块内并联芯片的结温,提出一种考虑多热源耦合影响的变流器功率模块结温评估改进模型。从实际2 MW双馈风电机组变流器IGBT模块内部结构和材料参数出发,利用有限元方法分析IGBT模块内多芯片的... 为了更准确地描述大功率风电机组变流器IGBT模块内并联芯片的结温,提出一种考虑多热源耦合影响的变流器功率模块结温评估改进模型。从实际2 MW双馈风电机组变流器IGBT模块内部结构和材料参数出发,利用有限元方法分析IGBT模块内多芯片的结温分布和稳态热耦合影响。引入等效耦合热阻抗概念,推导功率模块芯片间热阻抗关系矩阵,并建立考虑多芯片热源影响的IGBT模块改进热网络模型。以某H93-2MW双馈风电机组为例,对比分析了不同功率损耗下改进模型的芯片结温计算结果与有限元和常规热网络模型结果。结果表明了考虑多热源耦合影响的风电变流器功率模块内部芯片结温计算的必要性和有效性,且热耦合影响程度与不同的芯片间距密切相关,需重点关注非边缘位置芯片的热分布。 展开更多

关键词 风电 变流器 双馈发电机 功率模块 多热源耦合 结温计算 评估 模型 IGBT

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计及焊层疲劳影响的风电变流器IGBT模块热分析及改进热网络模型 被引量：20

2

作者 李辉 胡姚刚 +2 位作者 刘盛权 李洋 刘志祥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第13期80-87,共8页

针对不同疲劳寿命时期对风电变流器绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)模块结温的影响,分析焊层在不同脱落度下的IGBT模块热阻变化规律,并建立考虑热阻变化的改进热网络模型。首先,依据风电机组变流器IGBT模块的结构和材料属性,建立三维有限元热... 针对不同疲劳寿命时期对风电变流器绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)模块结温的影响,分析焊层在不同脱落度下的IGBT模块热阻变化规律,并建立考虑热阻变化的改进热网络模型。首先,依据风电机组变流器IGBT模块的结构和材料属性,建立三维有限元热-结构耦合分析模型,对基板焊层和芯片焊层在不同脱落度下IGBT模块结温和热应力的分布规律进行仿真分析。其次,确定不同焊层脱落度下其热阻增量值,并建立IGBT模块改进热网络模型。最后,将三维有限元模型和改进热网络模型的结温计算结果进行对比分析,验证了所提的改进热网络模型的有效性。 展开更多

关键词 风电变流器 IGBT 模块 焊层脱落 结温计算

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IGBT损耗和结温计算研究 被引量：16

3

作者 杨洪波 王征宇 黄宜山 《大功率变流技术》 2016年第1期30-33,52,共5页

介绍了基于数学模拟方法的IGBT损耗计算模型以及计算IGBT结温所采用的等效热路模型,在此基础上提出了一种连续工作损耗和瞬时结温计算方法,并针对器件生产厂家提供的计算软件存在的限制和不足问题,开发了一款新的损耗和结温计算软件。... 介绍了基于数学模拟方法的IGBT损耗计算模型以及计算IGBT结温所采用的等效热路模型,在此基础上提出了一种连续工作损耗和瞬时结温计算方法,并针对器件生产厂家提供的计算软件存在的限制和不足问题,开发了一款新的损耗和结温计算软件。仿真及样机实测数据证实了所述损耗和结温计算方法及计算软件的有效性。 展开更多

关键词 IGBT 损耗计算 结温计算 等效热路模型 计算软件

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高压直流换流阀冷却系统保护配置及定值整定 被引量：13

4

作者 严喜林 国建宝 +2 位作者 杨光源 崔鹏飞 张怿宁 《广东电力》 2019年第4期125-130,共6页

针对高压直流换流阀冷却(以下简称"阀冷")系统保护定值整定缺乏理论依据、保护定值设置不合理、保护延时配合不当等问题开展研究,提出阀冷系统保护定值的整定方法。首先,全面调研了国内主流阀冷厂家的保护配置情况,归纳出温... 针对高压直流换流阀冷却(以下简称"阀冷")系统保护定值整定缺乏理论依据、保护定值设置不合理、保护延时配合不当等问题开展研究,提出阀冷系统保护定值的整定方法。首先,全面调研了国内主流阀冷厂家的保护配置情况,归纳出温度、流量、压力、液位、电导率等5种保护类型,以及高报警、低报警、高跳闸、低跳闸等定值类型。然后,结合阀冷系统保护原理,推导出各类阀冷保护定值的理论计算公式。最后,考虑不同保护配合原则、不同定值类型的配合关系等影响因素,提出各类保护延时的选取方法。该方法已在滇西北特高压直流工程新松换流站现场应用,投运一年来运行稳定,未发生阀冷保护定值不合理缺陷,可为新建直流工程阀冷保护定值整定及在运工程保护定值规范化管理提供参考,具有较强的实用性和推广价值。 展开更多

关键词 高压直流输电 换流阀 结温计算 换流阀冷却系统 保护配置 定值整定

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高压直流换流阀冷却系统进阀温度保护定值整定方法研究 被引量：12

5

作者 严喜林 张怿宁 +2 位作者 崔鹏飞 国建宝 杨光源 《电力电容器与无功补偿》 北大核心 2019年第6期140-145,共6页

换流阀冷却系统是高压直流输电系统的重要设备,为避免晶闸管PN结温度过高导致换流阀损坏,配置有进阀温度保护。结合晶闸管换流阀损耗计算原理,推导出晶闸管换流阀结温计算公式,并提出了一种考虑晶闸管损耗计算误差的结温计算修正公式。... 换流阀冷却系统是高压直流输电系统的重要设备,为避免晶闸管PN结温度过高导致换流阀损坏,配置有进阀温度保护。结合晶闸管换流阀损耗计算原理,推导出晶闸管换流阀结温计算公式,并提出了一种考虑晶闸管损耗计算误差的结温计算修正公式。在此基础上,系统地提出了阀冷却系统进阀温度保护定值整定方法。该方法通过结温计算修正公式计算晶闸管最高允许结温,反向推导出最大允许进阀温度,从而确定阀冷系统进阀温度保护定值。通过对南方电网鲁西换流站进阀温度保护定值整定进行算例分析,验证了该方法的有效性。该方法已在南方电网鲁西站、金官站现场应用,效果良好,可为后续新建直流工程阀冷系统保护设计及定值整定提供参考。 展开更多

关键词 高压直流输电 换流阀冷却系统 结温计算 进阀温度保护 定值整定

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自动驾驶电力机车牵引变流器中IGBT寿命损耗优化策略 被引量：8

6

作者 徐绍龙 倪强 +1 位作者 李学明 谭永光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期6381-6389,共9页

作为牵引变流器的核心部件,IGBT模块寿命损耗很大程度上直接决定了牵引变流器全寿命周期成本。为此文中在不影响机车整车输出牵引性能的基础上,提出一种基于电力机车各轴牵引力动态分配的IGBT寿命损耗最优策略,以降低牵引变流器全寿命... 作为牵引变流器的核心部件,IGBT模块寿命损耗很大程度上直接决定了牵引变流器全寿命周期成本。为此文中在不影响机车整车输出牵引性能的基础上,提出一种基于电力机车各轴牵引力动态分配的IGBT寿命损耗最优策略,以降低牵引变流器全寿命周期成本。基于牵引电机结构原理与相关现场数据,该方法首先建立IGBT寿命损耗与牵引力及区间速度的量化模型;然后基于上述量化模型与机车自动驾驶系统规划的区间速度及牵引力发挥曲线对不同牵引力分配策略下逆变器IGBT寿命损耗进行实时计算,得出寿命损耗最优的牵引电机功率分配方案,控制机车各轴牵引电机输出。最后,基于HXD1自动驾驶机车现场某区间运行数据,对所提方法进行测试,验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 IGBT寿命 损耗模型 结温计算 牵引力分配

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考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型建模 被引量：1

7

作者 蒋张威 廖彦铭 +2 位作者 傅孝韬 张智勇 郎作云 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期38-45,共8页

结合晶闸管串联水冷回路机构,建立了考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型。该模型能够计算出各散热器进水口处的水温,并在此基础上对各级晶闸管的结温进行计算。利用所建模型对换流阀中各组件的热阻进行算例计算;建立稳态热阻模型,对晶... 结合晶闸管串联水冷回路机构,建立了考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型。该模型能够计算出各散热器进水口处的水温,并在此基础上对各级晶闸管的结温进行计算。利用所建模型对换流阀中各组件的热阻进行算例计算;建立稳态热阻模型,对晶闸管结温进行计算。结果表明,考虑水冷回路中冷却液水温差异前后,晶闸管结温计算结果的误差最高可达到10.81%。 展开更多

关键词 晶闸管 水冷回路 热阻 结温计算

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计及流-热耦合热网络模型的IGBT结温计算 被引量：5

8

作者 许智亮 葛兴来 +2 位作者 李金 柯倩霞 朱丹 《电气工程学报》 CSCD 2022年第2期19-26,共8页

绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)的结温计算对于评估其剩余寿命、保障电力电子变换器可靠运行具有重要意义。传统的热网络法忽略了模块与散热器之间真实的传热过程,难以准确有效计算结温变化,为此,提出一... 绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor,IGBT)的结温计算对于评估其剩余寿命、保障电力电子变换器可靠运行具有重要意义。传统的热网络法忽略了模块与散热器之间真实的传热过程,难以准确有效计算结温变化,为此,提出一种计及流-热耦合的热网络模型的IGBT结温计算方法。该方法通过考虑流-热耦合的有限元仿真提取得到IGBT模块与散热器的热网络模型,根据易于获取的散热器水温作为温度参考点计算IGBT结温。为验证模型有效性,搭建了功率循环加速老化试验平台提取结温变化曲线。结果表明,所提的热网络模型能够更加真实准确地计算IGBT结温,可以为实际应用中IGBT模块的可靠性评估、剩余寿命预测提供更加真实准确的结温变化数据。 展开更多

关键词 IGBT 结温计算 热网络模型 流-热耦合

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脉冲晶闸管热网络模型及运行状态评估方法

9

作者 刘毅 缪云欣 +3 位作者 李兆辉 张钦 林福昌 杨宁 《现代应用物理》 2024年第2期116-125,共10页

针对脉冲晶闸管承受强流脉冲导致的瞬态电磁热力联合冲击产生的热疲劳累积突发性失效问题,提出了在脉冲晶闸管内布置温度传感器的状态监测方法,建立了脉冲晶闸管的高阶瞬态热阻抗网络模型,分析了强流脉冲作用下脉冲晶闸管内部不同层的... 针对脉冲晶闸管承受强流脉冲导致的瞬态电磁热力联合冲击产生的热疲劳累积突发性失效问题,提出了在脉冲晶闸管内布置温度传感器的状态监测方法,建立了脉冲晶闸管的高阶瞬态热阻抗网络模型,分析了强流脉冲作用下脉冲晶闸管内部不同层的温度分布规律,并通过理论计算验证了分析方法的有效性。计算结果表明,热网络模型计算相对偏差小于5%。可为脉冲晶闸管型强流开关的状态评估提供理论指导。 展开更多

关键词 强流开关 脉冲晶闸管 热阻抗网络 结温计算 状态评估

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柔直用压接型高压IGBT导通压降演化规律研究 被引量：3

10

作者 张健 余超耘 +3 位作者 刘琛硕 薛鑫 占草 祝令瑜 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期78-85,共8页

MMC子模块中的高压功率器件绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在长期运行工况下逐渐发生热老化,最终导致器件失效。因此,研究IGBT的状态监测技术对于MMC的可靠运行具有重要意义。目前的文献压接型IGBT导通压... MMC子模块中的高压功率器件绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)在长期运行工况下逐渐发生热老化,最终导致器件失效。因此,研究IGBT的状态监测技术对于MMC的可靠运行具有重要意义。目前的文献压接型IGBT导通压降演化规律研究较少,文中搭建了压接型IGBT功率循环试验平台,并在功率循环试验过程中同时监测得到不同热老化程度下的器件导通压降和门极电流,利用试验得到的结温与门极电流的线性关系将导通压降归一化到同一结温下,从而剥离结温对导通压降的影响。结果表明,导通压降随着热老化程度呈现上升的趋势,变化范围大致在10%以内。最后,将老化失效的两个IGBT解体,发现器件内部物理结构发生变化,芯片表面发现局部烧蚀甚至熔化。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 功率循环 老化机理 压接型绝缘栅双极型晶体管 结温计算

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一种水冷系统建模及IGCT结温计算方法 被引量：1

11

作者 田凯 王自满 +3 位作者 楚子林 俞智斌 袁媛 宋鹏 《电气传动》 2022年第16期43-48,共6页

提出一种双面水冷散热器等效热阻参数提取方法,在此基础上进行水冷散热系统建模,进而实现对IGCT等功率器件结温的实时计算和保护。由热设计软件仿真或实验结果得到的散热功率和温升数据计算出散热器正反两面的直接热阻和耦合热阻。将水... 提出一种双面水冷散热器等效热阻参数提取方法,在此基础上进行水冷散热系统建模,进而实现对IGCT等功率器件结温的实时计算和保护。由热设计软件仿真或实验结果得到的散热功率和温升数据计算出散热器正反两面的直接热阻和耦合热阻。将水冷散热器直接热阻、耦合热阻、功率器件功耗、功率器件内部热阻参数代入水冷散热系统模型,可对各个功率器件的功耗及温升实时独立计算。该方法考虑了水冷散热器多级串联压接应用中功率器件发热功率实时变化以及水冷散热器热耦合效应的影响,可以更加精确地估计出功率器件的结温。 展开更多

关键词 集成门极换向晶体管 热模型 结温计算 水冷散热器

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基于热传导模型的IGBT结温计算方法 被引量：1

12

作者 陈新 王益民 王鹏 《机车电传动》 北大核心 2021年第5期111-114,共4页

针对IGBT芯片结温难以直接测量的问题,提出了一种基于热传导模型的IGBT结温计算方法。基于经典的Cauer型RC网络结构,建立了变流器热传导模型;结合传递函数概念和热传导模型结构,完成了变流器热传导模型的参数识别;通过查阅IGBT产品手册... 针对IGBT芯片结温难以直接测量的问题,提出了一种基于热传导模型的IGBT结温计算方法。基于经典的Cauer型RC网络结构,建立了变流器热传导模型;结合传递函数概念和热传导模型结构,完成了变流器热传导模型的参数识别;通过查阅IGBT产品手册以及实际工作工况,计算得到IGBT实时功率损耗;最终通过MATLAB/Simulink进行仿真计算,得到变流器IGBT芯片的实时结温。此方法实现了IGBT芯片结温的快速计算,为IGBT可靠性和寿命评估提供了数据支撑,同时也为功率模块及变流器的设计研发提供了新的科学依据。 展开更多

关键词 IGBT芯片 热传导模型 功率损耗 结温计算 仿真

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计及IGBT模块键合线与芯片焊料层老化的热网络法结温计算

13

作者 何梦宇 许智亮 +2 位作者 谢望玉 葛兴来 王为介 《铁道机车车辆》 北大核心 2024年第4期28-35,共8页

文中提出一种计及IGBT模块键合线与芯片焊料层老化的热网络法结温计算,基于Simulink对短时间尺度下损耗与结温的相互依赖关系进行更新,并分别通过双脉冲测试及有限元仿真修正长时间尺度下键合线与芯片焊料层老化对IGBT结温计算的影响,... 文中提出一种计及IGBT模块键合线与芯片焊料层老化的热网络法结温计算,基于Simulink对短时间尺度下损耗与结温的相互依赖关系进行更新,并分别通过双脉冲测试及有限元仿真修正长时间尺度下键合线与芯片焊料层老化对IGBT结温计算的影响,在此基础上,根据芯片焊料层不同老化状态下键合线的应力特征,实现两种老化模式的相互关联,较为准确地计算IGBT结温。最终利用试验平台与传统结温计算方法进行对比验证了所提结温计算方法的准确性。该结温计算方法有助于在实际运行工况及IGBT模块老化状态下精确计算结温。 展开更多

关键词 IGBT结温计算 热网络模型法 模块老化 双脉冲试验 有限元仿真

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