IGCT应用讲义-刘文华.pptxVIP

2024/2/12IGCT应用讲义 刘文华 清华大学电机系FACTS研究所 2006年9月2023最新整理收集do

something

2024/2/12主要内容 1.IGCT在电压源逆变器中的应用 2.门极单元的应用 3.外部重触发 4.IGCT的串联运行 5.IGCT在50MVASTATCOM中的应用 6.IGCT功能仿真模型及应用 7.IGCT异常故障及关断故障机理 (SPEC：Prof.Huang）

2024/2/121IGCT在电压源逆变器中的应用－设计准则

2024/2/12典型电压源逆变器

2024/2/12设计准则反并联二极管的关断di/dt限制最小开通时间和最小开通时间最大器件电压箝位过冲电压下次开通前回0箝位二极管电流下次开通前回0 一般设计：tBD＝10-15us

2024/2/12参数设计第一步：计算LI第二步：计算CCL第三步：计算RS

2024/2/12杂散LCL电感的影响LCL越大，第1过电压尖峰值越大，EOFF越大。应设计使LCL小于参数文件中测试时的值，否则，安全工作区要打折

2024/2/12RS的影响RS越大，箝位二极管能越快截止；RS越大，VDM越大；应根据实际试验结果确认。（a）Rs=0.35Ω（b）Rs=0.65Ω（c）Rs=1.2Ω对5SHY35L4510的仿真结果

2024/2/12LI2的影响LI2越大，VDM越大，箝位二极管截止时间越长；应尽可能减小LI2 （a）LI2=0.6uH（b）LI2=1.2uH（c）LI2=2.0uH对5SHY35L4510的仿真结果

2024/2/12CCL的影响（a）CCL=6uF（b）CCL=15uF（c）CCL=24uFCCL越大，VDM越小，箝位二极管截止时间越长；应根据实际试验结果确认CCL 对5SHY35L4510的仿真结果

2024/2/12箝位二极管的影响箝位二极管开通正向电压VFR随开通di/dt增大而增大，影响IGCT关断第一个尖峰；耐压等级越高的二极管VFR越大；尽量减小箝位二极管支路的杂散电感。

2024/2/122门极单元的应用－门极驱动电源直流供电：VDC=交流供电：方波幅值，起动限流：交流供电的IGCT内部有限流和稳压电路；直流电源供电的IGCT内部没有供电电源限流电路，必须由直流电源完成其输出限流。IGCT消耗驱动功率：与开关频率、关断电流及占空比有关关断电流需要的功耗空载需要的功耗

2024/2/12门极驱动电源门极驱动电源上电过程中要确保接受脉冲的光纤处于不发光状态（对应IGCT关断状态）。门极单元上电5秒后才能接收驱动脉冲。（最好先上控制电，再上驱动电源）。控制电源上电、下电过程中要确保先封锁驱动脉冲，否则光强的不足会导致门极驱动单元产生高频脉冲，损坏门极驱动。

2024/2/12门极驱动电源直流母线电压必须在IGCT驱动电源完全建立（上电5秒）之后建立；相反，IGCT驱动电源必须在链节直流电容完全放电之后关闭，否则，由于IGCT驱动电路的特殊机理，会导致IGCT误导通进而导致桥臂直通，损坏IGCT。控制电源上电、下电过程中要确保先封锁驱动脉冲，否则光强的不足会导致门极驱动单元产生高频脉冲，损坏门极驱动。驱动电源隔离绝缘电压强度；驱动电源的高可靠性。

2024/2/12光纤及信号接口HFBR1521/2521；HFBR1528/2528。需注意驱动距离，防止驱动不足。开通和关断信号延迟：3uS左右；无门极返回信号IGCT的诊断：设计外加返回信号；IGCT自身需：

2024/2/123.重触发在任何电压源逆变器中，当续流二极管导通时都可能引起门阴极负偏压。在处于门阴极负偏压情况下时将会发生：1）门极的损耗增加；2）门极电流只流过GCT的阳极，而不流过其阴极；3）当电流由负电流（续流情况）向正方向过零点时，在GCT进入栓住（Latching）状态前，阳阴极电压就开始上升（趋于关断）。在ABB的IGCT门极单元设计中加入了re-trigger设计：它1）检测门阴极电压极性VGK；2）当处于VGK负极性时减小门极电流；3)当VGK?重新变为正向时，自动重新施加一个开通信号（InternalRe-Trigger）。这个内部re-trigger设计可以处理电流变化率小于50A/us的情况，如果IGCT处于续流状态或低电流导通状态(lowanodecurrentconduction,quiescentmode)时，有较大的di/dt的电流重复施加在IGCT上时，需要施加一个外部的重