【摘 要】
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由于电力电子科学技术的迅猛发展,电力电子设备也越来越向高频率化、高容量范围、高输出功率的走向蓬勃发展。当前由于大量寄生性参数的产生,使得大功率开关元件IGBT的导通和开关瞬间都会形成较大的电压EMI差,这不但会影响柔性直流发输电换流阀子模块的正常工作,同时也加据了设备操作的产生。本文通过对IGBT子模块设备使用情况的研究,系统分析了IGBT单管Buck与同步Buck电路共模输出电压,运用电路简化等
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由于电力电子科学技术的迅猛发展,电力电子设备也越来越向高频率化、高容量范围、高输出功率的走向蓬勃发展。当前由于大量寄生性参数的产生,使得大功率开关元件IGBT的导通和开关瞬间都会形成较大的电压EMI差,这不但会影响柔性直流发输电换流阀子模块的正常工作,同时也加据了设备操作的产生。本文通过对IGBT子模块设备使用情况的研究,系统分析了IGBT单管Buck与同步Buck电路共模输出电压,运用电路简化等效法,剖析了柔性直流换流阀的设备使用特点,研究了柔直换流阀子模块在切换电源中的共模电流问题,并建立数学模型估算子模块中共模电流大小变化规律,通过将模型与理论结果对比,验证了模型的有效性。本文的主要研究结果及结论如下:（1）基于IGBT单管Buck电路与原理对子模块系统中的寄生参数分布进行分析,通过建立了共模回路的等效模型,得到共模电流Icm的规模随Uce（S）的值增加而加大,随驱动的原、副边对寄生电容器Cps的增加而扩大;引入旁路开关和取能电源与驱动板之间寄生参数的影响,得到随驱动板对地寄生电容Cd的值的增加而扩大,也随Cc和Cs的等效电容增大而增大,但是随着IGBT的集电极和发射极寄生电感Lc2和Le2的值增大而减小。（2）利用模型中所获得的电子模拟和电路模拟进行结合仿真,并进行对大功率IGBT的短暂态磁场和静电场分析并开展仿真,对IGBT模块的Simplorer系统级和Maxwell器件级的暂态磁性联合模拟,得到IGBT内层中心部分的磁场强度较弱,验证了电磁干扰问题大多集中在IGBT内层的集电极周围这一现象。（3）搭建3D仿真模型对子模块中的电磁干扰现象进行仿真,经过比较仿真结果,由于IGBT集阴极处导线上的电流密度较大,得到了集阴极部形成比其他地方更强的磁场分布的规律,验证了理论。本文通过理论计算和建模仿真研究为模块化柔性直流换流阀布局设计及其元件的参数选取,提供了必要的理论基础。
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