[发明专利]一种基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法

权利要求书

1.一种基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤a、确定基于集成门极换流晶闸管(IGCT)器件的模块化多电平变换器(MMC)子模块；

步骤b、建立平均值等效模型，所述平均值等效模型是一个桥臂中，每一时刻所有子模块被投入或切除的机会均等，并在任一时刻子模块电流并非全部流经一个器件，而是按投切概率加权后流经电流方向所决定的功率器件对；

步骤c、基于所述平均值等效模型对IGCT-MMC运行过程中子模块IGCT器件损耗、缓冲电路损耗、取能电源损耗进行评估；

对子模块IGCT器件损耗包括对所述IGCT器件开关损耗进行分析，所述IGCT器件开关损耗P_Tb表示为：

其中，V_SM表示所述子模块额定电压，I_Tmean表示流经IGCT器件的电流平均值，E_bN表示数据手册标称IGCT单脉冲开/关行为损耗能量，V_bN表示数据手册标称IGCT单脉冲开/关行为损耗能量所对应的电压，I_bN表示数据手册标称IGCT单脉冲开/关行为损耗能量所对应的电流，f_SM表示MMC子模块投切频率；

步骤d、基于步骤c中对所述子模块的评估得到所述IGCT-MMC整机损耗分析结果。

2.根据权利要求1所述的基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法，其特征在于，步骤c中基于所述平均值等效模型对所述IGCT器件损耗评估包括以下步骤：

步骤c11、对所述IGCT器件通态损耗进行分析；

步骤c12、对所述IGCT器件开关损耗进行分析，所述开关损耗包括IGCT开通损耗、IGCT关断损耗和二极管反向恢复损耗。

3.根据权利要求2所述的基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法，其特征在于，所述IGCT器件通态损耗平均功率P_X表示为：其中，v_X0表示所述IGCT器件的门槛电压，I_Xmean表示所述IGCT器件的平均电流，r_X表示所述IGCT器件的斜率电阻，I_Xrms表示所述IGCT器件的均方根电流。

4.根据权利要求1所述的基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法，其特征在于，步骤c中基于所述平均值等效模型对所述子模块缓冲电路损耗评估包括以下步骤：

步骤c21、对阳极电抗直阻损耗P_L进行分析；

P_L＝I_Lrms²R_L，其中，R_L表示阳极电抗直流电阻，I_Lrms表示阳极电抗均方根电流；

步骤c22、对箝位电路动作损耗P_cl进行分析；

其中，L_a表示阳极电抗感值，I_SMrms表示流经子模块的电流有效值，f表示开关频率。

5.根据权利要求1所述的基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法，其特征在于，步骤c中基于所述平均值等效模型对所述子模块取能电源损耗评估包括以下步骤：

步骤c31、对所述IGCT器件门极驱动功耗进行分析；

步骤c32、对恒定通流时所述IGCT器件门极驱动功率P_G进行计算；

步骤c33、对MMC工况中所述IGCT器件门极驱动功率进行计算；

步骤c34、将所述IGCT-MMC子模块中的两IGCT门极驱动功率相加，并考虑控制板卡功率、取能电源效率，得到取能电源损耗。

6.根据权利要求5所述的基于平均值等效的IGCT-MMC损耗分析方法，其特征在于，步骤c31中所述IGCT器件门极驱动功耗包括：静态功耗、开通行为中，向门极注入脉冲电流的功耗、导通状态下，向门极注入稳态电流的功耗、关断行为中，电容抽取门极电流产生的功耗、开通电容充电电路、关断电容充电电路、输入稳压电路产生的损耗。