基于開關軌跡動態調整的變流器內部熱管理

吳軍科，周雒維，王 博，李亞萍

(重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室，重慶400044)

基于開關軌跡動態調整的變流器內部熱管理

吳軍科，周雒維，王 博，李亞萍

(重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室，重慶400044)

基于功率器件開關軌跡調整，提出了變流器內部熱管理的一種新方法及其硬件實現電路。該熱管理電路主要包括緩沖電容、吸收電阻、溫控開關三部分，利用緩沖吸收電路參數調整實現變流器中功率器件結溫調節，通過控制溫控開關的占空比調節充放電能量實現器件結溫控制。闡述了功率器件結溫控制的一般性原理，并通過理論分析、仿真和實驗驗證了所提溫度控制方法在原理上的有效性和硬件實現上的可行性。

變流器；可靠性；熱管理；功率器件；運行軌跡

引言

隨著大功率變流技術在風電、光伏發電、機車牽引、電動汽車驅動等工業領域的推廣應用，功率變流器的可靠性問題越來越得到人們的廣泛關注［1-4］。功率變流器可靠性低下與其工作特點密切相關。變流器常常運行在處理功率大幅度隨機波動的場合，運行過程中功率模塊持續承受巨大的熱應力沖擊，加速變流器疲勞老化失效，縮短設備使用壽命。功率器件是變流器中失效率最高的部件之一。器件結溫越高，使用壽命越短，結溫變化幅度越大，使用壽命也越短。功率器件封裝失效的兩種主要模式，即鍵合線脫落和焊料層疲勞失效，均因結溫引起［2-3］。……