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随着近年来柔性直流输电快速发展,采用IGBT作为主要功率器件的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)被广泛应用。文献统计数据表明IGBT损坏是最常见的子模块故障原因之一。与此同时,随着柔性直流工程电压等级不断提高、输送容量不断扩大,巨大的电气应力和热应力加速了IGBT封装老化过程。因此,有必要对IGBT故障检测的方法进行研究,以提高换流阀运行的可靠性。IGBT的故障主要可以分为芯片级(Die Level)故障以及封装级(Package Level)故障。目前IGBT芯片故障检测方法较慢;封装故障检测方法与芯片故障检测方法不通用,不能检测芯片故障。因此,本文提出一种快速的、IGBT芯片故障和封装故障通用的故障检测方法——脉冲耦合响应法,并进行了以下几点工作。首先,在含有极间电容的IGBT等效电路模型基础上提出基于脉冲耦合响应法的IGBT故障检测方法,根据IGBT等效电路模型构建栅极脉冲耦合响应的时域方程,结合PSPICE仿真软件与MATLAB对响应方程进行理论验证,从响应方程中提取故障特征,并设计故障检测算法。随后,搭建了用于验证脉冲耦合响应法的IGBT故障检测实验平台,主要包括一台脉冲幅值0~500V可调、脉冲宽度100ns~2μs可调、脉冲边沿60ns以内的全固态快边沿脉冲发生器;一个额定电压600V、额定电流50A,储能电容10μF的MMC子模块以及一种适用于半桥MMC子模块的脉冲耦合注入结构。最后,在所搭建的IGBT故障检测实验平台的基础上分别开展了单IGBT离线故障检测实验和半桥MMC子模块带电故障检测实验,实验结果表明在实验室采用示波器测量的条件下脉冲耦合响应法可以在1μs内快速检测IGBT芯片的短路和开路故障,并能够实现对IGBT封装故障的检测,实现了IGBT快速、通用故障检测的设计目标。