[发明专利]一种换流器变载波控制方法和装置

说明书

本发明提供一种换流器变载波控制方法和装置，确定多个载波频率且不同输出电流下可关断器件模块的最大温升；确定不同输出电流下可关断器件模块的设计温升；基于最大温升和设计温升确定在当前散热器温度和当前输出电流下的换流器载波频率，通过变载波对换流器实现控制，考虑了可关断器件散热器温度的影响，能够尽可能避免可关断器件模块会出现键合线脱焊和焊锡层疲劳开裂等现象，减少了换流器轻载时的谐波污染，且降低了换流器重载时的损耗；实现了在不同输出容量下可关断器件模块的结温近似恒定，大幅减少可关断器件模块的功率循环、温度循环次数，显著延长了可关断器件模块的使用寿命。

技术领域

本发明涉及换流器技术领域，具体涉及一种换流器变载波控制方法和装置。

背景技术

换流器是由单个或多个换流桥组成的进行交、直流转换的设备。换流器可以分为两类：整流器和逆变器，其中整流器是将交流电转换为直流电，而逆变器是将直流电转换为交流电。

在电力系统中，大量应用基于可关断器件模块的换流器实现柔性直流输电、动态无功补偿、电力系统潮流控制、谐波治理、三相不平衡补偿、电能路由等功能。基于可关断器件模块的换流器由于工作状态不恒定，其时而轻载，即输出容量小，时而重载，即换流器输出容量大，造成换流器功率循环次数增加，可关断器件模块的结温经常大幅波动。现有技术一般采用恒定载波对换流器进行控制，在控制的过程中，由于温度梯度与热应力的反复冲击下，可关断器件模块会出现键合线脱焊、焊锡层疲劳开裂等现象，且功率循环次数越多，可关断器件模块的寿命短，且换流器轻载时，换流器输出谐波特性较差，谐波污染严重，换流器重载时损耗高。

发明内容

为了克服上述现有技术中严重且损耗高的不足，本发明提供一种换流器变载波控制方法，包括：

基于换流器拓扑结构和换流器中可关断器件模块参数确定多个载波频率且不同输出电流下可关断器件模块的最大温升；

基于可关断器件模块参数和当前散热器温度确定不同输出电流下可关断器件模块的设计温升；

基于最大温升和设计温升确定在当前散热器温度和当前输出电流下的换流器载波频率。

所述基于换流器拓扑结构和换流器中可关断器件模块参数确定不同载波频率且不同输出电流下可关断器件模块的最大温升，包括：

基于换流器拓扑结构和换流器中可关断器件模块参数计算可关断器件的总损耗和二极管的总损耗；

基于可关断器件模块参数计算可关断器件结对散热器总热阻和二极管器件结对散热器总热阻；

基于所述可关断器件的总损耗、二极管的总损耗、可关断器件结对散热器总热阻和二极管器件结对散热器总热阻确定多个载波频率且不同输出电流下可关断器件模块的最大温升。

所述基于可关断器件模块参数和当前散热器温度确定不同输出电流下可关断器件模块的设计温升，包括：

基于可关断器件模块参数中的最高允许结温确定可关断器件模块的最高工作结温；

通过温度探头采集可关断器件模块的基板温度，并将其作为可关断器件模块的散热器温度；

将所述最高工作结温与可关断器件模块的散热器温度的差值作为不同输出电流下可关断器件模块的设计温升。

所述基于最大温升和设计温升确定在当前散热器温度和当前输出电流下的换流器载波频率，包括：

从所述最大温升中获取不同载波频率且相同输出电流下可关断器件模块的温升；

从获取的温升中选取与所述设计温升最接近的温升；

将选取的温升对应的载波频率作为在当前散热器温度和当前输出电流下的换流器载波频率。