三相3级逆变器中的损耗计算

开放型号

此示例显示了如何在三相3级逆变器中计算开关损耗，结合了专业的动力系统和SIMSCAPE块。

一般的

从+/- 1800伏DC源，一个400 kW的三相3级逆变器为分销功率系统提供可变功率。逆变器输出通过2200 V / 25 kV变压器连接到25 kV，40 MVA，50-Hz系统。逆变器拓扑基于[1]中描述的模型。逆变器的每个3级腿包括三个商业半桥IGBT模块。不需要模块3的IGBT脉冲，因为仅反行二极管作为中性夹紧二极管工作。控制系统包含两个PI控制器（一个PQ调节器和一个当前调节器），以生成所需的逆变器脉冲以实现参考输出功率。

使用三个半桥IGBT具有损失计算块。开关和传导损耗均计算并注入热网络。该模拟说明了三相，三级逆变器的可实现的输出功率与开关频率。

具有损失计算块的半桥IGBT

半桥由两个IGBT/二极管块建模。上下IGBT/二极管块是从外部脉冲发生器脉冲的。损失计算基于制造商数据表上的规格。

IGBTS损失计算如下：

转弯损耗：整个设备上电压的前转换值，流入设备的电流后转换值，以及连接温度用于借助3-D查找表确定能量损耗。该能量被转换为注入热网络的功率脉冲。
关闭损失：流入设备的电流的前转换值，整个设备上电压的转换后值，以及连接温度用于借助3-D查找表确定能量损失。该能量被转换为注入热网络的功率脉冲。
传导损失：设备中流动的电流（IC）的值及其连接温度确定使用2-D查找表跨IGBT的饱和电压（VCE）。然后将此VCE乘以IC，以获得注入热网络的损耗。

二极管的损失计算如下：

反向恢复损失：电流流入设备的前转换值，整个设备上电压的后切换值，以及连接温度用于借助3-D查找表确定能量损耗。该能量被转换为注入热网络的功率脉冲。
传导损失：使用2-D查找表，在设备中流动的电流（IF）的值（IF）的值确定在二极管上的状态电压（VF）。然后将此VF乘以IF以获得注入热网络的损失。

设备连接的热电容及其连接到箱的热电阻由一个用Simulink®状态空间块建模的单孔CAUER网络表示。金宝app

热网络

来自热基础库中的SIMSCAPE块用于基于热电容（盒子和散热器）和电阻（case-sot-sot-sot-sot-sot-sot-s-swiment to-mambient）来构建一个两个细胞的CAUER网络。为了简单起见，两细胞cauer网络使用热电容的任意值，以减少模拟热现象所需的时间。

示范

运行模拟并观察以下操作点：

从t = 0秒到t = 5秒：逆变器使用850 Hz的开关频率输出372 kW（功率因数= 0.85）。转换器总损耗为2.7 kW，在模块1的IGBT1（或模块2的IGBT2）上观察到最高的连接温度（125 C）。请参阅其他范围和测量块内的TJ（Celsius）示波器块。

从t = 5秒到t = 12秒，逆变器使用1850 Hz的开关频率输出210 kW（功率因数= 0.85）。转换器总损耗为2.7 kW，在模块1的IGBT1上仍观察到最高的连接温度（125 C）。

参考

[1] Raffael Schnell，ABB瑞士经理应用程序，“中型电压驱动器和逆变器的高压相位腿模块”。