【精彩论文】柔性直流换流阀IGBT过流失效研究

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摘要：IGBT过流失效极易导致模块爆炸、水冷系统漏水甚至换流阀停运，是危害柔性直流输电系统安全运行的重要因素之一。基于模块多电平柔性直流换流阀结构特点和运行工况，总结分析了柔性直流换流阀IGBT的短路过电流、脉冲式过电流和续流二极管过电流这3种过流失效类型及其特征；结合MMC换流阀的工作原理及特点，提出了IGBT 3种过流方式的保护方案及参数配置方法；通过±420 kV/1250 MW换流阀采用的3300 V/1500 A焊接型IGBT器件进行了失效分析与保护方案的试验验证，试验结果证明了过流失效分析的正确性和过电流保护方案的有效性。
结论：本文分析了柔性直流换流阀子模块IGBT过流失效的类型和特点，并提出了相应的过流保护措施，结合±420 kV/1250 MW换流阀模块用3300 V/1500 A焊接型IGBT的过流保护试验，验证了各类过流保护措施的有效性。主要结论如下。

（1）结合MMC换流阀子模块的结构特点和运行工况，通过分析换流阀子模块IGBT 的3种类型的失效方式，得出IGBT短路电流是导致IGBT失效的最严重故障，将会导致IGBT芯片有源区出现大面积烧毁。

（2）针对IGBT最严重的短路失效方式进行失效路径、失效能量分析，验证了IGBT短路失效特征的正确性。

（3）针对IGBT失效的3种类型，结合MMC换流阀的工作原理及特点，配置了适合的过流保护方案，并通过420 kV/1250 MW换流阀子模块用的3300 V/1500 A焊接型IGBT进行了试验验证，试验结果证明了过电流保护的正确性和有效性。

引文信息

冯静波, 吕铮, 邓卫华, 等. 柔性直流换流阀IGBT过流失效研究[J]. 中国电力, 2021, 54(1): 70-77.FENG Jingbo, LV Zheng, DENG Weihua, et al. Study on the igbt overcurrent failure of vsc-hvdc converter valve[J]. Electric Power, 2021, 54(1): 70-77.

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编辑：杨彪

审核：方彤

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