电能质量治理方案(微网电能质量治理装置的工程实用技术)

电压源换流器损耗主要由IGBT损耗和反并联二极管损耗组成。从IGBT和续流二极管在开关过程中的典型电压和电流波形可以看出，有一段时间电压和电流在断开期间不为零，而在IGBT的关断期间出现开关损耗。同时，在其导通状态下，由于正向导通电压降的存在，它还将伴随着导通损耗。一般来说，截止损耗和驱动损耗可以忽略不计，所以IGBT损耗PT主要包括通态损耗PTcon、通态损耗Pon和关断损耗Poff。IGBT的导通功耗是由其正向导通电压降和导通电阻造成的，后者取决于电流(受转换器输出电流和IGBT开关过程的影响)以及结温。

IGBT的导通和关断功耗是由IGBT的导通和关断延迟造成的，而对是由于给定的控制参数和忽略的寄生元件造成的，其大小取决于开关频率、流经它的电流和直流母线电压(在导通和关断，的过程中，电压变化范围的一端是母线电压)，并且还受结温的影响。续流二极管的损耗主要包括反向恢复损耗和导通损耗。由于开放时间不长，所以不能考虑考试通过率的损失。截止损耗也可以忽略，因为它的截止电流非常小。但是，反向恢复损耗不同，其反向恢复时间也不短，而且电压和电流值也不小，所以不能忽略。FWD的导通状态损耗由其正向导通压降和导通电阻引起，后者取决于流经它的电流(受转换器输出电流和IGBT开关过程的影响)，并且还受结温的影响。正向偏置反向恢复损耗是由二极管反向恢复过程引起的。对取决于给定的续流二极管参数，并省略了寄生元件，其大小取决于开关频率、流经的电流、DC 母线电压，还受结温影响。

2降低接地损耗的具体措施根据本文第一节对开关器件损耗影响因素的分析，对装置中的电力电子变换器可以从脉宽调制方式、变换器电路结构、开关控制方式和开关器件选择等方面进行优化。

2.1脉宽调制变换器损耗与开关频率和调制策略有很大关系。在对，不同的开关频率和调制策略对变换器损耗的影响是不同的，与正弦脉宽调制相比，空间矢量脉宽调制通过适当分配零矢量，最多可以减少开关总数的1/3，在相同采样周期的基础上，如果器件不在负载电流较大的区域开关，器件的开关损耗将大大降低。在相同的输出谐波水平下，空间矢量脉宽调制的开关频率比空间矢量脉宽调制低1/3左右，可使变换器的开关损耗降低50%。

2.2变换器电路结构多电平变换器具有输出波形谐波分量小、开关频率低、损耗低的优点，可用于提高器件效率。平变流器， 三电有不同的拓扑结构，如二极管盒(NPC)三电平变流器，飞电容三电平变流器，全桥级联三电平变流器和一些改进的平面拓扑。

2.3选择低损耗开关元件和二极管等。开关器件的导通压降和导通电阻是损耗的根本原因，因此选择合理的器件对来降低器件损耗也具有重要意义。选择IGBT和二极管时，在满足成本要求的前提下，优先选择正向导通压降和导通电阻小、开关损耗小、工作结温大的器件。

此外，随着碳化硅功率半导体器件技术的发展，未来的碳化硅器件也可能在降低损耗方面发挥重要作用。3.短路装置的保护策略

3.1 微网IGBT短路处理装置随着IGBT广泛应用于微网电能质量处理装置和各种电力领域，其应用环境越来越差，过流现象和短路现象时有发生。然而，对于对，的电能质量控制装置，无论从可靠性还是安全性方面来看，对都不允许这种功率半导体开关装置因负载短路而烧毁

当微网电力处理装置发生短路故障时，应首先考虑IGBT的工作状态。如果IGBT在导通状态下短路，短路电流将非常大，因为DC电路中的电感非常小，这在使用IGBT时一定不会发生。在实际运行过程中，IGBT通常需要一定的技术措施来限制短路状态下流经它的短路电流。功率处理装置中IGBT的短路电流和功耗由短路电路中的总电感决定。当回路中的电感值较大时，IGBT 关断过程中的di/dt相对较小，IGBT的饱和状态将被延迟。为了保护IGBT设备免受过压影响，有必要将电压尖峰控制在IGBT的额定反向截止电压以下。

当电感值较小时，IGBT 关断过程中的电流变化率di/dt会较大。因此，IGBT将迅速将进入置于去饱和阶段，并伴随着结温的快速上升。3.2短路保护的主要措施

基于以上分析，微网IGBT电力处理装置的短路保护策略应综合考虑装置可能遭受的各种短路电流冲击，具体安全措施包括以下几个方面。3.2.1降低回路中的短路电流值

系统短路时，IGBT的端电压Uce将逐渐上升到DC 母线的额定电压水平。短路过程持续的时间越长，半导体器件的导通损耗和开关损耗就越大。如果散热系统不能及时传递这种损耗造成的热量，IGBT的结温将急剧上升，这将在一定程度上对IGBT造成永久性的损害。