逆变器IGBT损耗计算及冷却装置设计

计算逆变器IGBT损耗及水冷系统的方法在实现过程中,综合考虑了门极驱动电阻、直流母线电压、温度和结温对IGBT损耗的影响,给出了SVPWM调制算法下逆变器IGBT及Diode的导通损耗、开关损耗、总损耗、温差及结温的计算方法,考虑到IGBT损耗与结温相互影响的特点,利用自定义热路模型,提出以环境温度为初始条件的循环迭代算法,最后给出了IGBT结温、壳温及散热器温度曲线。在此基础上,设计了一款中压变频调速系统用水冷散热系统,与实验值比较,两者吻合很好,肯定了解析法的精度,表明了该方法的正确性与可行性。

基于IGBT选型的整流器、逆变器损耗计算新方法研究

随着“双碳”概念深入人心,为满足企业对于节能减排、绿色发展的要求,以1 140 V/75 kW变频调速系统为研究对象,提出一种新颖的整流器和逆变器IGBT计算损耗方法,用于IGBT的选择和电力电子散热装置的设计。在实现过程中,考虑栅极驱动电阻和直流母线电压对损耗的影响,给出IGBT的导通损耗、总开关损耗、效率和结温的分析方法。基于IGBT损耗与结温的相互作用,得出IGBT结温曲线。并对IGBT进行了选择校核,仿真及实验验证了所提方案的正确性。

调制方式对电动热泵压缩机控制器IGBT温度影响

通过对SVPWM控制原理研究,分析三相调制与两相调制对电动热泵压缩机控制器中分立式IGBT模块损耗的影响。基于Simulink搭建温度估算模型,实机验证调制方式对IGBT模块温度的影响。

双馈风电机组变流器IGBT结温计算与稳态分析

针对双馈风电机组机侧变流器长期处于低频下运行导致故障率高的机理问题,提出其功率器件绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)结温准确计算方法及其变化规律的研究。首先基于不同损耗分析方法,结合IGBT热网络,建立了IGBT结温计算模型,并对一个实际IGBT在不同结温计算方法下的稳态结温进行比较。其次,结合双馈风电机组运行特性,分别建立其全范围工况下机侧变流器IGBT的结温计算模型。最后,分析了双馈风电机组在不同风速下机侧变流器IGBT稳态结温变化规律及其影响因素。结果表明,基于开关周期损耗的结温计算方法更适合较低频率运行下IGBT结温的准确计算;双馈风电用机侧变流器IGBT稳态结温波动幅值随变流器输出频率的降低而增大。

基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar tran⁃sistors,IGBT)损耗较高的缺点,建立永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。

IGBT热模型的硬件在环实时仿真方法研究

在现有电压源型三相桥式逆变器的理想硬件在环(HIL)实时仿真模型的基础上,建立了IGBT损耗及温升的HIL实时仿真模型。模型是在基于FPGA的HIL平台上搭建。采用数据手册结合线性插值的方法建立了IGBT损耗模型。采用等效热网络电路方法,建立了IGBT温升模型。同时也可根据散热器结构参数计算热阻,增强了模型的适用性。为了扩展模型的实用性,采用Lab VIEW进行了上位机通信设计,实现了模型参数实时输入功能,以及模型数据实时采集并传输到上位机界面显示功能。最后将MATLAB仿真模型与HIL实时仿真模型进行对比,以验证模型的数据精度,并与实物测试进行对比,以验证模型的可靠性。

电动压缩机控制器IGBT的结温估算

通过三相桥式逆变器为驱动电路,计算IGBT和续流二极管(FWD)开关与导通时的功率损耗,并基于Matlab/Simulink搭建IGBT的结温计算的闭环模型。由于不能直接在IGBT芯片处采集温度,所以通过试验,在IGBT的基板处埋上温度电阻,并通过温度采集器采样记录温度T。通过比较采样的基板温度T和仿真的T温度,间接验证模型估算的准确性。实验结果表明:IGBT的基板温度与实际温度近似相等,从而推出T的温度近似等于实际结温。

基于温度场建模的SVG热力学响应研究

鉴于SVG逆变桥IGBT的过热故障,进行IGBT热力学故障发生机理分析,进行故障状态下SVG三维稳态温度场建模分析。为确定ANSYS workbench热力学仿真的边界条件,通过Fourier定律和能量守恒定律分析,推导模拟导热微分方程的边界条件表达式;给出IGBT不同温度条件下热损耗及其与温度间的变化规律。基于所建立Solidworks空间模型进行SVG三维温度场模拟。仿真结果与IGBT温耗曲线及热成像仪实测结果相印证,可为模拟IGBT过热故障瞬间的温度场变化奠定理论分析基础。

通过调整开关频率提升永磁同步电机启动扭矩的研究

永磁同步电机输出转矩取决于电机变频器的输出电流,而电机变频器在启动阶段受限于IGBT峰值结温提高,其最大输出电流会小于在额定转速阶段,这将使电机在启动时无法输出最大转矩。本文研究了变频器开关频率与输出电流能力的关系,并提出在电机启动时降低开关频率以提升电机启动转矩的方法。

MMC优化均压控制方法的研究

MMC因具有子模块可以级联,输出波形质量好等优势而广泛地应用于高压直流输电等场合。文章在最近电平逼近调制的基础上,对传统的电容电压排序法进行了改进,引入同一桥臂子模块间电压偏差参考量和子模块电容电压排序系数,避免了因排序算法而导致同一个子模块的IGBT频繁投切。通过MATLAB/Simulink搭建了11电平的MMC仿真模型,并给出了同一桥臂子模块间最大电压偏差量和IGBT开关损耗与子模块间电压偏差参考量和不同排序系数的关系曲线,将二者之间的矛盾关系转化成多目标优化模型,设计了一种含加权系数的最优控制算法,给出加权系数为0.8时的最优参数,在最优参数条件下进行了仿真验证,仿真结果表明了该最优控制算法的有效性。

高压变频器在攀钢提钒炼钢厂中的应用

本文综述了高压变频器的性能特点及系统原理,从节能、高效、环保等方面分析了高压变频器在攀钢提钒炼钢厂中大惯量高压除尘风机的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。