柔直換流閥損耗解析計(jì)算及其誤差分析

李標(biāo)俊，向權(quán)舟，姚傳濤，余瓊

(1. 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司天生橋局，貴州 興義 5624002；2. 榮信匯科電氣股份有限公司，遼寧 鞍山 114051)

0 引言

近年來(lái)，基于模塊化多電平換流器（modular multilevel converter，MMC）的柔直換流閥因具有運(yùn)行效率高、輸出特性好、可拓展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為柔性直流輸電系統(tǒng)換流閥的首選方案[1-3]。換流閥損耗作為系統(tǒng)重要的性能及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，直接關(guān)系到能量損耗和運(yùn)行成本[4-8]。

目前，關(guān)于功率器件的損耗計(jì)算、優(yōu)化方法比較多，總體上經(jīng)歷了完善通用損耗計(jì)算方法、提升計(jì)算結(jié)果精度、提出損耗優(yōu)化等過(guò)程[9-10]。文獻(xiàn)[11-14]將換流閥調(diào)制方式等效為理想的正弦脈寬（SPWM）方式，推導(dǎo)了損耗計(jì)算解析表達(dá)式，適用工程初期損耗快速評(píng)估和功率器件初步選型。文獻(xiàn)[15-16]從調(diào)制策略角度對(duì)全橋功率模塊的器件損耗進(jìn)行了優(yōu)化和平衡。文獻(xiàn)[17-19]從結(jié)溫反饋、結(jié)溫預(yù)估和實(shí)時(shí)結(jié)溫探測(cè)等角度對(duì)損耗結(jié)果進(jìn)行修正。上述解析法僅僅給出中間結(jié)果，受限于求解過(guò)程復(fù)雜，沒(méi)有得出覆蓋影響損耗結(jié)果的完整表達(dá)式。在實(shí)際工程中，模塊化多電平換流器（MMC）換流閥采用電平逼近調(diào)制策略，器件開(kāi)關(guān)時(shí)序在一定時(shí)間內(nèi)存在較大隨機(jī)性。文獻(xiàn)[20]基于仿真的損耗計(jì)算方法，從仿真波形中提取器件的導(dǎo)通及開(kāi)關(guān)序列，結(jié)合運(yùn)行工況及器件參數(shù)計(jì)算器件損耗，但仿真波形與實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)波形存在的差別會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果精度產(chǎn)生影響。

本文首先在現(xiàn)有損耗計(jì)算解析方法基礎(chǔ)上，通過(guò)精確求解，得到可覆蓋系統(tǒng)運(yùn)行工況和器件特性參數(shù)的通用解析表達(dá)式。……