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          MW风电变流器IGBT模块吸收电容及电流传感器

          MW级风电变流器IGBT模块直流母线吸收电容及电流传感器选择,IGBT模块选用三菱new mpd系列IGBT模块CM1800DY-34S,介绍了IGBT模块由于直流母线杂散电感产生尖峰电压及吸收电容容值计算方法,并以此为依据选择合适的薄膜电容器,作为直流母线吸收电容。
          尽管设计中直流滤波电容与IGBT间采用复合母排连接,但是考虑直流滤波电容上的串联电感与复合母排上存在的分布电感的影响,为了抑制IGBT在快速开关过程中的过电压,需要在IGBT两端安装吸收电容。
          吸收电容的容值选取公式如下式所示:
          其中,Ipeak为最大关断电流,Lσ为线路杂散电感,Δu 为关断时允许的电压变化范围。
          由于功率组件设计最大运行电流有效值为1250A,则电流峰值为1767.5A;考虑中间直流电压最高1100V,CM1800DY-34S模块的最高耐压为1700V,驱动板上关断过压抑制TVS管耐压为1400V,为了避免TVS频繁动作,限定在最大运行电流时关断过压小于250V;每只直流滤波电容的自感为40nH,10支并联后直流电容上的电感为4nH,复合母排的分布电感假定为40nH,则关断时线路杂散电感为44nH。在此条件下,吸收电容的容值C≥2.28μF。
          在考虑关断电流为1767.5A,吸收电容需要承受峰值电流为1767.5A,基于IGBT的正负出线方式,选择选择两只吸收电容,每只容值大于1.14μF,承受峰值电流大于884A。吸收电容耐压应与IGBT相当,选择其耐压为1700VDC。
          EACO公司的吸收电容列表如下表所示,型号为STM-1700-1.5-RP28的吸收电容容量为1.5uF,工作电压为1700VDC,Ipeak=915A,可以满足设计要求。也可选择符合上述要求的其他厂家吸收电容。
          EACO吸收电容选型表
          电流传感器:
          功率组件交流侧最高输出电流为1250Arms,因此电流传感器的测量范围应该大于该数值;组件的工作电压为直流1100V和交流690Vac,依据标准,电流传感器的原副边能够满足承受2500Vac/60s耐压测试的要求;工作环境温度至少需要满足-20℃~45℃的要求。风电领域电流传感器的主流供货商为LEM公司和ABB公司,适合该功率等级的电流传感器型号分别为ES2000S(ABB公司)和LT2005S(LEM公司)。
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