307 高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估

《307 高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com24吏庇发表5乜牵副高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估S．Dieckerhof等(德)摘要：轨道车辆目前所使用的低频线路变压器受低效和超重问题所困。未来的牵引传动系统可能直接与电网相连。无需该类变压器。典型的无变压器传动系统通常由多个使用HV—IGBT(高压绝缘栅双极型晶体管)的中等电压规格变流器串联而成。设计之初先对6．5kVIGBT和目前已商业应用于牵引领域的3．3kV、4．5kVIGBT的开关特性和损耗进行比较，基于所考虑的HV—IGBT，对多电平变流器的特点及其在无变压器系统的应用进行了评估。本文侧重于变流器的损耗

2、分析，同时简要地探讨了可靠性和谐波频谱问题。综合考虑上述各方面因素，三电平中点箝位变流器是一种较理想的方案，适用于无变压器牵引系统，可作为网侧变流器和电机侧变流器使用。关键词：FC(飞跨电容)变流器；GTO(门极可关断晶闸管)；HV—IGBT(高压绝缘栅双极型晶体管)；NPC(中点箝位)变流器中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1671—8410(2006)04—0024—08PowerLoss-OrientedEvaluationofHighVoltageIGBTsandMultilevelConvertersinTransformerlessTractionApplications

3、S．Dieckerhof,etal(Germany)Abstract：Thelow-frequencylinetransformerintoday’SACrailvehiclessufe~frompoorefficiencyandasubstantialweight．Futuretractiondrivesmayoperatedirectlyfromthemainswithoutthistransformer．Afeasibleconceptforatransformerlessdrivesystemconsistsofseriesconnectedmediumvoltageconvene~a

4、pplyingmodemHV—IGBTs．Inafu'stdesignstep，theswimhingcharacteristicsandlossesof6．5kVarecomparedto3．3kVand4．5kVIGBTswhicharealreadycommerciallyusedintractionappHcafions．BasedontheconsideredHV—IGBTs，thepropertiesofmultilevelconverte~areanalyzedandtheirapplicabilitytothetransformerlesssystemisevaluated．T

5、hepaperfocusesonalossanalysisoftheconverters．Reliabilityaspectsandharmonicspectraalebrieflydiscussed．Takingthesedesignaspectsintoaccount，thethree．1evelNPCconverterturnsouttobeareasonablesolutiontorealizelineandmotorconvertermodulesinatranformerlesstractionsystem．Keywords：flyingcapacitor(FC)converter

6、；gateturn—off-thyristor(GTO)；high—voltageinsulatedgatebipolartransistor(HV—IGBT)；neutralpointclamped(NPC)converter器，或使用超导材料改进变压器。就前者而言，目前0引言有几种不同的解决方法，一种是使用中频变压器进行欧洲一些铁路通过15kv、16Hz的单相接触网中间转换(MF拓扑)，另一种方法无需变压器，将几给机车车辆供电。现今的轨道车辆都装有一台变压器，台中等电压的电机串联起来。近期发展起来的IGBT将网压降至适合电机和半导体元件工作的电压。由于MF拓扑多数用于具有独立直流环节的级联

7、H桥变流频率低，这种中等电压规格的变压器重且效率低。目器，直流环节通过使用单个或多个中频变压器的中间前正在进行的多项研究考虑用电力电子方式取代变压直流一直流变流器与电机侧直流回路相连。与当前系维普资讯http://www.cqvip.com412006高压IGBT和无变压器牵引应用中多电平变流器的功率损耗评估25统相比较，MF拓扑优点诸多，如在体积不变或减小的表1列出了应用于高速列车的相关系统参数