通过两种不同类型IGCT吸收电路设计和分析来说明IGCT模型的应用。这两种吸收电路的对比在第7章IGCT吸收电路分析时做过简单描述,在此从IGCT模型用于器件应用特性角度进行分析。
这里将两个IGCT特性考察仿真和分析电路在一个电路原理图中给出,如图8-20所示。其中一个是无关断吸收电路变换器对应的IGCT特性考察电路,另一个是双吸收电路情况下对应的IGCT特性考察电路。在第7章相关章节中已经给出它们所对应的实际变换器的电路,在此不赘述。两种方案的仿真参数见表8-9和表8-10所示。
表8-9 无关断吸收电路方案的主要参数设定
图8-20 两个不同吸收电路形式对应的IGCT特性考察电路
表8-10 双吸收电路变换器主要参数设定
在此基础上,采用所建立的IGCT模型进行仿真,以仿真结果来详细对比两种方案中杂散电感对器件开关特性的影响。为了书写方便,不妨将无关断吸收方案称为A方案,双吸收电路变换器方案称为B方案。
图8-21 Lss1的影响
杂散 电 感Lss1的影响。Lss1主要对应于A方案中开通吸收电路中吸收电容以及与之相连的支路的杂散电感,其数值跟器件的选型有密切关系,Lss1对关断电压波形的影响如图8-21所示。其中,Lss2保持为100nH,Lss3保持为400nH,Lss1的取值从100~1100nH,从图中可以看出,随着Lss1的增大,关断电压的第一峰值增大,而且峰值的位置延迟,而第二峰值稍减小,峰值位置的延迟明显。
杂散电感Lss2的影响。Lss2主要对应于A方案开通吸收电路中吸收电阻的杂散电感,其数值跟器件的选型有密切关系,Lss2对关断电压波形的影响如图8-22所示。其中,Lss1保持为100nH,Lss3保持为400nH,Lss2的取值从100~1100nH,从图中可以看出,随着Lss2的增大,关断电压的第一峰值几乎不变,而第二峰值增加不大。
图8-22 Lss2的影响(www.daowen.com)
图8-23 Lss3的影响
杂散电感Lss3的影响。Lss3对应于A方案中主要换流回路的杂散电感,其数值跟机械设计有密切关系,理论上讲此杂散电感越小越好,Lss3对关断电压波形的影响如图8-23所示。其中,Lss1和Lss2保持100nH,Lss3取值从100~600nH,从图中可以看出,随着Lss3的增大,关断电压波形的第一峰值增大,而第二峰值基本不变,当Lss3超过一定值时,在无关断吸收电路的情况下,第一电压峰值已经超出该IGCT的电压承受能力。
杂散电感Lss4的影响。Lss4主要对应于B方案中开通吸收电路中吸收电阻的杂散电感,其数值跟器件的选型有密切关系,Lss4对关断电压波形的影响如图8-24所示。其中,Lss5保持为400nH,Lss4的取值从100~1100nH,从图中可以看出,随着Lss4的增大,关断电压的第一峰值几乎不变,而第二峰值增加不大。
杂散电感Lss5的影响。Lss5对应于B方案中主要换流回路的杂散电感,其数值跟机械设计有密切关系,理论上讲此杂散电感越小越好,Lss5对关断电压波形的影响如图8-25所示。其中,Lss4保持为100nH,Lss5取值从100~600nH,从图中可以看出,随着Lss5的增大,关断电压波形的第一峰值基本不变,而第二峰值增加不大,在有关断吸收电路的情况下,Lss5的影响得到良好的吸收。
杂散电感Lcss的影响。Lcss主要对应于B方案关断吸收电路中吸收电容以及与之相连接支路的杂散电感,其数值跟器件的选型有密切关系,Lcss对关断电压波形的影响如图8-26所示。其中,Lss4保持为100nH,Lss5保持为400nH,Lcss的取值从100~1100nH,从图中可以看出,随着Lcss的增大,关断电压的第一峰值增大,而第二峰值稍减小,峰值位置的延迟明显。
图8-24 Lss4的影响
图8-25 Lss5的影响
图8-26 Lcss的影响
杂散电感Lrss的影响。Lrss主要对应于B方案关断吸收电路中电阻以及与之相连接支路杂散电感,其数值跟器件选型有密切关系。仿真表明,Lrss的值(在10μH以下)对关断电压波形几乎没有影响。
从单个IGCT特性考察电路的仿真和分析中可以看出,在该电路中主要考察微秒级的能量流动过程。从变换器仿真和分析中,可以得到电路中各器件的参数对系统的影响,这可以对电路的器件选型提供一定的参考意见。而且在实际电路中,不仅要关心电路中实际器件参数的作用,而且要关心电路中杂散参数的作用。在此仿真中重点考查了电路中各杂散电感对IGCT关断电压波形的影响,这些杂散电感的拓扑位置和数值与对应的电路的机械结构有密切关系,也与选用的电路器件有密切关系,所以可以对电路的机械设计和器件的选型提供一定的参考价值。
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