模块化多电平换流阀损耗简便计算方法

1.模块化多电平换流阀损耗简便计算方法，其特征在于包括：模块化多电平换流阀的损耗主要由IGBT和二极管的导通损耗和开关损耗两部分组成；导通损耗的计算方法为：根据系统单极传输的有功功率和极线额定电压求得直流电流I dcN ：式中：U N ——极线额定电压；P——单极传输的有功功率；柔直变压器阀侧交流相电流有效值I V 为：式中：U V ——柔直变压器阀侧线电压有效值；Q——柔性直流换流站单极传输的无功功率；二倍频环流被充分抑制时，桥臂电流i arm 表达式为：ω——电源角频率；I V ——柔直变压器阀侧交流相电流有效值；则桥臂电流有效值I arm_rms 为：桥臂电流平均值I arm_avr 计算式为：将式(3)代入式(5)可得：其中：经过对半桥拓扑子模块的导通过程分析，可知整流工况下二极管和IGBT导通时间比例约为4:1，则有：式中：V 0D 、V 0T ——二极管和IGBT的阈值电压；R 0D 、R 0T ——二极管和IGBT的斜率电阻；V 0rec 、R 0rec ——整流站开关器件等效阈值电压和斜率电阻；整流工况下子模块导通损耗P conSM_rec 表示为：逆变工况IGBT和二极管导通时间比例约为4:1，则有：式中：V 0inv 、R 0inv ——逆变站开关器件等效阈值电压和斜率电阻；逆变工况下子模块导通损耗P conSM_inv 表示为：IGBT及二极管开关损耗计算方法为：在简便计算中考虑取100Hz作为计算的开关频率，子模块开关损耗功率P SMsw 计算式为：P SMsw ＝f SM ·(E on +E off +E rec )       (12)式中：f SM ——子模块开关器件的开关频率；E on ——IGBT开通损耗；E off ——IGBT关断损耗；E rec ——二极管反向恢复损耗；对开关器件的开关能量关于电流进行二次多项式拟合，可得到：式中：i on_T ,i off_T ——IGBT开通时刻，关断时刻的电流；i off_D ——二极管关断时的电流；a 1 、b 1 、c 1 、a 2 、b 2 、c 2 ——可由IGBT器件开关能量特性曲线拟合得到；a 3 、b 3 、c 3 ——可由二极管器件反向恢复能量特性曲线拟合得到；用平均电流I arm_avr 替代不连续的IGBT及二极管电流，最终得到：柔性直流换流站模块化多电平换流阀损耗：将以上两项损耗相加，可得整流站换流阀子模块损耗P SMloss_rec 和逆变站换流阀子模块损耗P SMloss_inv 为：则整流站换流阀总损耗P loss_rec 和逆变站换流阀总损耗P loss_inv 为：式中：N arm_rec ——整流站桥臂子模块数；N arm_inv ——逆变站桥臂子模块数。