下载文档原格式
基于Icepak的MW级大功率变流器热设计苗亚;翟志华;王彤;周辉;田雷【摘要】从主电路损耗计算、热流路径分析、散热通道设计、热仿真分析、试验验证等几个方面详细介绍了MW级大功率变流器的热设计,给出了功率元件损耗计算公式,介绍了热传导路径、散热系统参数计算方法和热设计思路,通过Icepak软件进行了热仿真,最后通过试验验证了所述热设计方法的准确性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2014(044)007【总页数】5页(P58-62)【关键词】MW级大功率变流器;热设计;散热系统设计;仿真分析【作者】苗亚;翟志华;王彤;周辉;田雷【作者单位】国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京 210061;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京 210061;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京 210061;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京 210061;国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京210061【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来随着大功率传动和新能源的高速发展，用于能量变换的变流器容量越来越大，功率密度越来越高。
在大功率变流器设计中，常用的冷却方式一般为强迫风冷和液体冷却，液体冷却的散热效果更好。
但液体冷却结构复杂，实现难度较大，成本高，可靠性比风冷低。
因此，本文所设计大功率变流器采用强迫风冷进行散热。
本文针对MW级大功率变流器进行热设计，并在此基础上进行了仿真分析和试验，通过风机和散热器参数的优化设计提高了大功率变流器的散热效率和系统稳定性。
1 主电路损耗分析分析与计算功率器件损耗是散热系统设计的前提。
对MW级大功率变流器而言，功率单元的设计一般以桥臂为单元进行，即每个散热器上安装一个桥臂的主功率元件。
通常情况下，IGBT模块一般包括IGBT和并联二极管，IGBT和并联二极管的损耗均包括通态损耗和开关损耗。
在正弦脉宽调制模式下，考虑温度和死区时间对IGBT和二极管通态损耗的影响，IGBT的通态损耗有［1］：并联二极管的通态损耗有：其中式中：td为死区时间；Ts为开关周期；M为调制比；φ为电流与电压的相角；rCE，VCEO分别为IGBT正向导通电阻和擎住电压；rD，VDO分别为二极管通态电阻和门槛电压；rCE_25°C，rD_25°C分别为IGBT和二极管25 ℃时的额定通态电阻；VCE_25°C，VD_25°C分别为IGBT和二极管25℃时的额定导通压降；Tj1，Tj2分别为IGBT和二极管的实际结温；Kr_Tr为温度对IGBT通态电阻影响的温度系数；Kr_D为温度对二极管通态电阻影响的温度系数；KV_Tr为温度对IGBT导通压降影响的温度系数；KV_D为温度对二极管导通压降影响的温度系数。
摘要：近年来, 为了适应“提速、重载”的要求, 功率大、性能技术先进的新型国产内燃、电力机车的投人运用, 成为我国铁路运输的主要牵引动力。
自1995年以来, 我国铁路机车迅速更新换代, 不仅蒸汽机车迅速退出历史舞台, 而且国产第一代内燃机车和第二代内燃机车的早期产品也批量报废, 国产第一代电力机车早期产品已开始批量报废, 第二代国产电力机车正通过大修改造为第三代相控电力机车。
近年来, 大批量生产的是适应“提速、重载”的第三代内燃、电力机车, 并在积极研制第四代新型内燃、电力机车。
本文简要介绍了机车电力传动形式的转变历程，回顾了交流传动的发展历史，揭示出电力电子技术与电传动技术的密切关系，重点阐述了我国电力牵引技术的发展与现状，并展望了以交流传动技术为方向的我国铁路机车车辆装备制造业的发展前景。
关键词：电力机车传动，控制技术，发展与现状。
目录1.电力传动形式的转变 (3)2.交流传动技术 (3)2.1 交流传动技术的发展 (3)2.2交流传动技术的原理简介 (5)3.我国机车电传动技术的发展 (6)3.1 第一代电力机车控制技术 (6)3.2 第二代电力机车控制技术 (7)3.3 第三代电力机车控制技术 (8)4.展望 (10)参考文献： (11)1.电力传动形式的转变从很早的年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。
1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。
1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。
这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。
1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。
1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。
大功率变流器系统H桥低感叠层母线排设计大功率变流器系统H桥低感叠层母线排设计1 引言大功率变流器正在被越来越广泛的应用，其所使用的igbt越来越短的开关时间导致了过高的dv/dt和di/dt，这就导致了分布杂散电感对功率器件关断特性有更重要的影响。
叠层母排技术可以有效抑制igbt的过电压尖峰[1][2]。
近年来直流母线排的研究主要有两个方向:(1)由于开关频率越来越高，其母线排的高频模型变得非常重要。
在文献[3]中提出了直流母线排的高频模型，但是这些文章都采用了较小尺寸器件适用的peec 方法，通过建立等效电路得到母线排的高频模型，所得到的母线排模型应用范围比较狭窄，而且缺乏工程实用性。
(2)改变母线排形状以实现低电感。
有文献采用给现有母线排开狭长形缺口的方法以改变电流流向，但其减少母排电感的可靠性值得怀疑，因为母线排内的孔洞造成的涡流损耗和电流分布不均可能反而会增加母线排的电感。
本文从实际出发，针对80kva/400a变流系统h桥母线排提出一种新的优化设计方案，从igbt布局，母排结构设计，缓冲吸收电路选择等方面全方位保证母排电感参数达到最优，在实际应用中有很好的可行性和可靠性。
2 igbt并联均流设计随着市场对兆瓦级大功率变流器的需求激增，目前igbt并联方案已成为一种趋势。
因为igbt并联能够提供更高的电流密度、均匀的热分布、灵活布局以及较高的性价比(这取决于器件及类型)。
通过将小功率igbt模块(包括分立式igbt)、大功率igbt模块进行并联组合，可获得不同额定电流的等效模块，而且实现并联的连接方式也灵活多样。
以高压变频器中广泛采用的h桥拓扑结构功率单元为例，其并联实现可以用不同电路结构的igbt模块，如半桥“ff”、单个“fz”、四单元“f4”和六单元“fs”，如图1所示。
并联可降低模块热集中，使其获得更加均匀的温度梯度分布，较低的平均散热器温度，这有益于提高热循环周次。
因此，igbt并联是大功率设计应用的最佳解决方案之一。
大功率三电平中点箝位变流器损耗特性分析
卫炜;葛琼璇;李耀华;赵鲁;张波
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2022(55)7
【摘要】随着大功率变流器容量的提升,功率器件的损耗也逐步增加,从而导致系统的散热及可靠性问题变得更加突出。
本文分析了基于IGCT器件的三电平中点箝位变流器各部分损耗的理论计算方法。
考虑高压大电流条件下器件电压及电流谐波含量对损耗计算的影响,本文通过电压及电流瞬时值计算功率器件通态损耗、开关损耗,以及缓冲电路损耗,实现变流器系统损耗的准确计算,为大功率变流器不同拓扑结构和调制策略的效率优化分析打下基础,也为系统散热设计提供参考基准。
基于负载功率自循环老化原理,本文通过仿真和实验验证损耗计算模型及仿真平台的正确性和有效性,在工程实践上具有一定的实用性。
【总页数】8页(P37-44)
【作者】卫炜;葛琼璇;李耀华;赵鲁;张波
【作者单位】中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室(中国科学院电工研究所);中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.三电平变流器中点电位平衡及低开关损耗SVPWM策略
2.双馈抽水蓄能机组用中点箝位式三电平变流器损耗与结温分布
3.二极管中点箝位型三电平变流器改进设计
4.三电平中点箝位型逆变器中点电压平衡和控制方法研究
5.基于零序电压注入的三电平中点箝位整流器中点电位控制方法的研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大功率IGCT高压变流器的研究兰志明;李崇坚;朱春毅;王成胜;绳伟辉【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2007(041)010【摘要】通过对大功率集成门极换向晶闸管(IGCT)高压变流器的结构、控制系统、保护系统的研究,设计出一套7.5 MVA的基于集成门极换向晶闸管的高压三电平中点箝位(NPC)变流器.通过对几种常见的三电平NPC变流器的拓扑结构进行研究,选取了采用分散的缓冲吸收电路的结构方式.控制系统采用基于VME总线的VMIC核心系统,利用信号数字处理(DSP)控制板生成三电平电压空间矢量PWM调制脉冲.保护系统可以对变流器运行中的过压、过流等各种故障采取快速有效的保护措施.在变流器系统的性能试验中,最大直流母线电压达到5 000 V,最大输出电流达到2 500 A.试验结果表明,该变流器达到了7.5 MVA的设计要求.【总页数】5页(P1674-1678)【作者】兰志明;李崇坚;朱春毅;王成胜;绳伟辉【作者单位】冶金自动化研究设计院,北京,100071;冶金自动化研究设计院,北京,100071;冶金自动化研究设计院,北京,100071;中国科学院电工研究所,北京,100080;冶金自动化研究设计院,北京,100071【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.大功率IGCT三电平变流器缓冲电路研究 [J], 柯勇;陶以彬;钟国基2.微电网大功率IGCT变流器重触发问题的研究 [J], 王晨屹;赵毅;许傲然;孙文瑶3.高压IGCT三电平变流器的试验研究 [J], 王成胜;李崇坚;朱春毅;张胜民;段巍;王鹏;成小瑛4.高压大功率IGCT三电平变流器的研究与试验 [J], 王鹏;朱春毅;张胜民;王成胜;成小瑛;李崇坚;李耀华;葛琼璇5.大功率三电平IGCT交-直-交变流器的研究 [J], 兰志明;李崇坚;朱春毅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大功率pcs储能变流器参数一、概述大功率PCS储能变流器是现代电力系统中不可或缺的重要组成部分。
它能够实现能量的双向流动，既可以将电能储存起来，也可以在需要时释放电能。
对于维持电网稳定、提高电力质量、降低峰值负荷以及实现可再生能源的高效利用具有重大意义。
二、主要技术参数1. 输入电压：该变流器的输入电压范围应在380VAC/400VAC到460VAC/480VAC之间，允许有一定的电压波动。
2. 输出电压：输出电压可以在0到400VDC范围内调节，以满足不同的储能和供电需求。
3. 最大功率：变流器的最大功率应达到兆瓦级，以满足大规模储能系统的需求。
4. 效率：在满载情况下，变流器的效率应不低于96%。
在部分负载情况下，效率也应保持在90%以上。
5. 储能容量：变流器应能适配不同的储能电池，储能容量可以根据实际需求进行选择和配置。
6. 控制策略：变流器应具备完善的控制策略，能够实现能量的高效管理和系统的稳定运行。
7. 环境适应性：变流器应能在-20℃到50℃的环境温度下正常运行，且应具备一定的防尘、防水功能。
8. 安全性能：变流器应具备过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护等多重安全保护功能，确保设备和人员的安全。
9. 尺寸和重量：变流器在保证性能的前提下，应尽量减小尺寸和重量，以便于安装和运输。
10. 噪音：运行过程中，变流器的噪音应低于60分贝，以满足环保和降低噪声的要求。
三、其他参数1. 通信接口：变流器应具备与上位机或能量管理系统通信的能力，通过RS485、以太网或其他协议进行数据传输。
2. 显示界面：变流器应具备友好的人机界面，能够显示运行状态、故障信息等关键数据。
3. 维护与保养：变流器应易于维护和保养，主要部件应有较长的使用寿命。
4. 兼容性：变流器应兼容多种电池管理系统和充电协议，以适应不同的储能系统需求。
四、性能要求1. 稳定性：变流器应能在各种运行条件下保持稳定的性能，如电网电压波动、负荷变化等。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
一、工作原理：
1.风能转换：当风能发电机接收到风能时，风轮叶片被风推动旋转，驱动风能转换机械将机械能转换成电能。
2.三相桥式整流：风能转换后的电能为三相交流电能，需要经过三相桥式整流电路进行整流，将交流电能转换成直流电能。
3.全功率变流：直流电能通过全功率变流器进行变流，将直流电能转换成与电网频率相同的交流电能。
4.电网连接：变流器输出的交流电能与电网的相电压相同，可以直接连接到电网。
二、控制策略：
1.风能最大化控制策略：风能最大化控制策略的目标是使风电机组能够最大化地利用风能并输出到电网。
该策略通过控制风能转换机械和全功率变流器的工作状态，以及叶片的角度等参数，实现不同风速下的最大功率输出。
2.无功功率控制策略：无功功率控制策略是为了确保电网的稳定运行而采取的控制策略。
根据电网的需求，风电机组通过控制全功率变流器的无功功率输出来调节电网的功率因数。
总结：
全功率变流器风电机组的工作原理是通过风能转换、整流和变流等步骤将风能转换成交流电能输出到电网。
其控制策略包括风能最大化控制策
略和无功功率控制策略，通过优化和调整控制策略，可以提高风电机组的发电量和电网的稳定性。
储能变流器技术规格书嘿，朋友们！今天咱来聊聊储能变流器技术规格书这玩意儿。
你说这储能变流器啊，就像是电力世界里的神奇魔法师！它能把电能这儿变变那儿换换，可神奇了呢！想象一下，电就像一群调皮的小精灵，储能变流器就是那个能管住它们、让它们乖乖听话的厉害角色。
咱先说说它的容量吧。
这就好比是一个大口袋，能装多少电进去。
要是口袋太小，那能装的电就有限，可能关键时刻就不够用啦；要是口袋够大，那就能放心大胆地存好多电，以备不时之需。
所以啊，选个合适容量的储能变流器可重要啦！还有它的效率呢，这可关系到咱的电有没有被好好利用。
就跟咱吃饭一样，得把营养都吸收了才不浪费呀。
如果储能变流器效率低，那好多电就白花花地浪费掉了，多可惜呀！所以咱得找个效率高高的，让每一度电都发挥出最大的作用。
再看看它的响应速度。
这就像是跑步比赛，反应快的才能最先冲出去。
储能变流器要是响应速度快，那在需要它工作的时候就能立马行动起来，不耽误事儿。
要是慢悠悠的，那可就麻烦咯，等它反应过来，黄花菜都凉了。
还有它的稳定性呀，可不能三天两头出毛病。
这就像家里的老冰箱，要是总坏，那里面的好吃的不都得坏了呀。
储能变流器也一样，得稳稳当当的，才能让我们放心地用它来存电、放电。
那怎么才能选到合适的储能变流器呢？可得好好研究研究这技术规格书。
上面的每一个参数都像是一个小线索，能帮我们找到最适合的那个。
别小看这些参数哦，它们可都是关键呢！就像拼图的小块，少了一块都拼不出完整的画面。
咱得仔细看看容量够不够大，效率高不高，响应速度快不快，稳定性好不好。
要是有一个方面不行，那可能就会影响整个系统的运行。
这可不是闹着玩的呀，电这东西可得小心对待。
而且啊，不同的场景对储能变流器的要求还不一样呢！就好比在大工厂里和在家里用，那能一样吗？大工厂需要更大功率、更高效的，家里可能就不需要那么夸张啦。
总之呢，储能变流器技术规格书就像是一份藏宝图，我们得好好读懂它，才能找到属于我们自己的那个“宝藏”储能变流器。
大功率逆变电源 PWM 控制技术分析摘要:在功率电子学中，逆变电源控制技术是重要一个组成部分，文章基于全桥变换器PWM控制技术分类上，首先对PWM控制技术含义以及在纯硬件PWM法控制充电电流方法中的应用进行了简单分析，然后比较了四种PWM控制技术，并对四种技术的特点和原理做了分析，并根据对电路的要求，发现大功率全桥变换器还是比较适合电流型相移式PWM控制技术的。
关键词:电流型相移式控制；全桥变换器；PWM控制技术引言在电力电子技术中，逆变电源的控制技术也是一个非常重要的部分，其中脉宽调制（PWM）技术不但对电力变压器和输出滤波器的体积进行了减小，同时还使控制补偿网络的设计进行了简化，并且发展为了逆变控制技术的主流。
在等离子体、通信和表面工程领域，逆变电源的应用需求也在不断增加。
其中，变压器式全桥变流器控制技术一般分为四种技术:1电压型移相（PWM）技术、2电流型同步（PWM）技术、3电压型同步（PWM）技术、4电流型移相式（PWM）技术，分析表明，电流型移相式（PWM）技术是电力全桥逆变器较好的控制技术。
1.PWM控制技术含义PWM控制技术也叫做脉冲宽度调制技术，他是先对脉冲先进行调节，然后来获得波形的宽度，并且它的等效原理也是其技术中的重要领域，其中非常典型的是SPWM波形，这种波形就是正弦波的脉冲宽度和等效。
PWM的含义就是打开和关闭输出波形调解。
开关电源通常是一个脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是高频，高效率，高功率密度，高可靠性，然而，由于以高频率的开关状态的开关装置的操作，所以，其本来就是一个比较快速的瞬态电磁干扰源，而且它产生的EIM信号频率范围比较广，同时它具有一定幅度，当这样的电源是在数字装置直接使用，该设备产生的EMI信号将更加激烈和复杂[1]。
2.PWM技术的实际应用2.1在1PWM软件法控制充电电流方法中的应用在PWM软件法控制充电系统电流计算方法中的应用中，它是在不改变PWM信号周期的前提下，然后在利用单片机的PWM端口，来利用软件的方式调整单片机的PWM控制功能以及PWM的占空比，然后来对充电电流进行控制。
交流传动电力机车主变流器原理及功能介绍摘要：本文详细介绍大功率交流传动电力机车主变流器的电路原理、结构特点、工作方式、理论基础、安全保护方法与实施情况。
关键词：交流传动；机车主变流器；四象限整流器、PWM逆变器。
一、引子大功率交流传动电力机车主变流器是机车交流传动系统的核心构成。
在正常的牵引/制动工况下，主变流器内的牵引控制单元接收司机控制指令，控制各变流器单元实现电源从工频、高压不可控单相交流电源到三相可控变压、变频的交流电源的转化，拖动异步牵引电动机，实现对牵引电机的控制。
二、主变流器的电路原理大功率交流传动电力机车采用交—直—交电传动方式，主变压器的次边牵引绕组向主变流器中的四象限脉冲整流器供电，实现电源从交流到直流的转换；四象限脉冲整流器输出形成一个中间直流电路，变流器直流环节实现二次谐波吸收、直流储能、各种保护；中间直流电路向电压型牵引逆变器供电，实现直流到3相交流的VVVF变换，拖动一台异步牵引电动机，实现机车牵引电机轴控方式。
牵引时能量从电网流向电机，电能转化为机械能；制动时过程相反，机械能转化为电能回馈电网。
主变流器内部设置有向加热装置提供交流电源的接口，使机车电传动系统可以根据需求进行合理配置。
主变流器电路原理如上图1所示，按照功能可分为：四象限变流电路（输入电路）、中间直流电路、VVVF逆变电路（输出电路）。
2.1四象限变流器2.1.1 四象限变流器电路构成如图1所示，四象限变流器通过主变压器的牵引绕组得电，每组四象限变流电路由1个充电电阻、1个预充电接触器、一个主接触器及1个四象限变流器构成，四象限脉冲整流器由一个功率模块单元构成，其每一臂IGBT模块组成。
四象限变流器将交流电变换成直流电向中间回路供电。
2.1.2 四象限变流器工作原理正常情况下，主变流器刚启动工作时，中间电压为零，所以首先开始预充电，此时主接触器断开，预充电接触器闭合，四象限以自然整流方式向中间回路电容充电，预充电电阻的作用在于限制充电电流。
