电压源换流器高压直流输电装置中IGBT的过电流失效机制

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1、第29卷第33期中国电机工程学报Vo1．29No．33Nov．25，20092009年11月25日ProceedingsoftheCSEE@2009Chin．Soc．forElec．Eng．文章编号：0258-8013(2009)33—0001—07中图分类号：TM761文献标志码：A学科分类号：470·40电压源换流器高压直流输电装置中lGBT的过电流失效机制罗湘，汤广福，温家良，贺之渊，庞辉，郑健超(中国电力科学研究院，北京市海淀区100192)Over-currentFailureMechan

2、ismofIGBTWithinVoitageSourceConverterBasedHighVoltageDirectCurrentLUOXiang，TANGGuang—fu，WENJia-liang，HEZhi—yuan，PANGHui，ZHENGJian—chao(ChinaElectricPowerResearchInstitute，HaidianDistrict，Beijing100192，China)ABSl’RACITheover—currentfailuremechanismofins

3、ulated关键词：电压源换流器高压直流输电装置；绝缘栅双极型晶gatebipolartransistor(IGBT)valveswithinvoltagesourced体管阀；过电流；失效机制converterbasedhighvoltagedirectcurrent(vsc—HVDC)O引言equipmentwasinvestigatedforthepurposeofenhancingthereliabilityoftheVSC—HVDCequipmentandforresearching随着我

4、国电网规模的不断扩大，提高系统稳定thetestmethodsandtestequivalencemechanismoftheIGBT性、增加电网输电能力、改善无功分布和电压支撑valves．VSC—HVDCsystemandvalvestructurewere将成为我国电网面临的关键技术问题。应用基于以introduced，andthentheover-currentfaultsofIGBTvalvesIGBT为代表的可关断器件的大功率电力电子装置wereclassifiedintothreety

5、pes．Basingontheclassification，是解决这些问题的途径之-[卜引。thevoltageandcurrentstressesaswellastheinnerphysical近年来，以ABB公司为代表的国外公司发展processesofthevalvesunderdiferentover-curentfaultswere了轻型直流输电技术，并将该技术成功应用于多analyzed．EventuallythefailuremechanismofIGBTvalvessubjectin

6、gtothreedifferentovercurrentfaultswasrevealed．个领域。其核心技术是采用可控关断型元件构成电压源换流器(voltagesourceconverter，VSC)进行KEYWORDS：voltagesourceconverterbasedhJvoltage直流输电。国际上，这项技术的标准名称是电压directcurentequipment(vsc-HVDC)；insulatedgatebipolar源换流器高压直流输电，国内习惯称之为柔性直transistor

7、(IGBT)；over—current；failuremechanism流输电，其具有紧凑化、模块化设计，易于调试摘要：为满足电压源换流器高压直流输电(voltagesource和维护，易于扩展和实现多端直流输电等优点，converterhighvoltagedirectcurent，VSC—HVDC)装置可靠性及其试验方法和试验等效机制研究的需要，重点研究了该甚至可以通过增加储能设备实现向系统提供后备装置中绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，电源【6～

8、1。但由于VSC—HVDC装置自身的复杂性、IGBT)阀在过电流故障状态下的失效机制。介绍了VSC—不成熟性，其运行可靠性还比较低]，因此，利用HVDC系统及其阀的结构，将IGBT阀过电流故障分为3种VSC．HVDC提高电网输电能力及其可靠性首先应不同的类型，分析IGBT阀在不同过电流故障状态下的电压保证装置本身的安全稳定运行，这就要求对装置和电流应力及其在故障应力下的内部物理过程。最终得到了在各种运行条件下，尤其是故障条件下的应力和IGBT阀在3种过电流故障下的失效