MMC整流器开关器件的损耗及温升建模研究

余昆， 薛卜， 顾昉渊， 阮文俊

(1. 河海大学能源与电气学院,江苏 南京 211100；2. 江苏省配用电与能效工程技术研究中心,江苏 南京 211100；3. 国网江苏省电力有限公司，江苏 南京 210024)

0 引言

船舶停港期间利用岸电系统替代柴油发电机继续供电可减少废气排放，有助于保护环境。目前，对于应用于岸电系统的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)，亟需建立其相关温升模型来验证温升控制技术的有效性，需要针对岸电系统这种工程领域展开基于损耗所建立温升模型的研究。文中得出的损耗模型和温升模型可以检验温升抑制措施的有效性，从而选择合理的温升抑制措施应用在岸电系统中。岸电系统的温度控制不仅仅是选用一个调制方式，后续研究工作可以在文中研究的基础上展开，提出合理且有效的温升抑制措施，从而促进岸电系统的稳定运行。

载波移相(carrier phase shift,CPS)和最近电平逼近(near level modulation,NLM)2种调制策略均可应用于MMC中[1—3]。由于调制方式不同，上述2种调制作用下的开关器件损耗不同，系统温升也有差异，最终对MMC整流器的运行可靠性产生不同影响[4]。

专家和学者们已对电力电子开关器件运行时的温升进行了研究，旨在寻找尽可能降低温升的方法。文献[5—7]基于电力电子器件损耗研究了温升，并从开关器件散热器材料的角度进一步分析了影响散热的原因，但仅基于两电平变换器，未涉及MMC结构。文献[8]研究了变流器在整流和逆变2种状态下的温升情况，分析了水冷条件下开关器件的温升分布，但只分析了2种不同运行方式下开关器件温升的差异，没有研究调制方式对温升的影响。……