柔性直流输电系统的几个问题

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1、VSC-HVDC工程应用的几个问题SeveralpointsaboutVSC-HVDCApplication南方电网科学研究院863课题组ElectricPowerResearchInstituteChinaSouthernPowerGrid2013年5月28日柔性直流输电技术TechnologyofVSC-HVDC系统建模和仿真ModellingandSimulation模块1模块1模块1模块2模块2模块2功率器件模块N模块N模块NDevice控制保护UacUpccPCPAPCPBUdc模块1模块1模块1模块2模块2模块2模块N模块

2、N模块N换流器功率模块控制保护converterPowerUnitC&P2目录柔性直流输电功率器件1PowerElectronicDevice柔性直流输电系统电压与容量2VoltageandPower连接不同电压等级的系统3ConnectsdifferentACVoltage柔性直流输电系统的仿真4SystemSimulation3目录柔性直流输电功率器件1PowerElectronicDevice4功率器件/PowerElectronicDeviceIGBT/IEGTGTOIGCTETO•电压、电流等级逐渐提高(几kV/几kA)•开

3、关速度由低到高（50/60Hz到几kHz)5功率器件的分类和对比/Comparisonofdifferentdevice大功率开关器件晶闸管类晶体管类发射极关断晶闸管ETO压接式IGBTGTOIGCT模块式IGBT(IEGT)可关断晶闸管集成门极换相晶闸管绝缘栅双极晶体管晶闸管类器件晶体管类器件（GTO,IGCT）(IGBT,IEGT)门极驱动电流控制，所需功率较大电压控制，所需功率较小导通压降低高允许开关频率低高电压/电流能力较大相对低电网设备主要采用3300V及以上等级的高压IGBT(HVIGBT)6功率器件封装模式模块式封装(

4、PMI)技术成熟安装工艺简单器件制造商多损坏时可能发生爆炸串联不易实现器件容量相对较小压接式封装（Press-Pack)器件故障后不会爆炸故障后处于短路状态结构上易于串联散热性能好封装难度大供应商少•压接式封装可靠性更高•主要有以下几类两种封装模式均有柔直应用1）ABBStakPakTMIGBT，IGCT•ABB工程全部采用StatkPak2）日本东芝IEGT•西门子Transbay工程用PMI3）英国西玛码PPIGBTIGBT4）美国ETO7SCFM-短路失效模式SCFM（Short-CircuitFai

5、lureMode)器件发生失效后器件处于短路模式，并能够继续安全流过工作电流，直至装置检修时更换TMABBStakPakIGBT在SCFM方面的有公开资料，东芝IEGT也有相关试验数据*FromABBandToshiba8功率器件的电压电流水平/VoltageandCurrentLevel主流型号•IGBT4500V/1200A•IGBT4500V/1500A•IEGT4500V/1500A•IEGT4500V/2100A•StakPakIGBT4500V/2000A•StakPakIGBT2500V/2000A•IGCT450

6、0V/4000A•ETO4500V/4000A备注：IGCT和ETO的标称电流可关断电流，约与IGBT的2000A相等9大功率器件生产企业Devicesupplier以IGBT和晶闸管为主国外主要企业三菱，英飞凌，日立，ABB，东芝，占90%以上市场份额国内企业株洲南车时代电气，收购英国Dynex（丹尼克斯），以下简称“株洲南车”西安电力电子研究所，仍主要生产晶闸管，未有成熟的可关断器件类产品表2009年IGBT世界销售份额厂商三菱英飞凌日立ABB东芝丹尼克斯份额29%28%19%12%9%3%•数据主要以IGBT销售为例

7、，主要用户为机车、风电、造船等，电网用户较少株洲南车主要IGBT产品IGBTofCSRZhuzhou1500A/3300VIGBT、1000A/3300VIGBT；1200A/4500VIGBT、800A/4500VIGBT；600A/6500VIGBT、750A/6500VIGBT（开发中）；1200V/1700VPrimePackIGBT模块；株洲南车正在研发压接IGBTPresspackIGBTofCSR失效短路模式；双面散热；更低杂散电感；更高可靠性；PCB发射极900A/4500V、1600A/2500V栅

8、极端子预计2013年10月出样品陶瓷管壳集电极IGBT/FRD独立子模组单元柔性直流输电功率器小结summary功率器件均向高电压、大电流发展/highervoltageandcurrent常规高压直流输电大量使用