中压三电平IGCT变频器主电路系统研究及研发

摘要

三电平IGCT变频器代表了高性能大功率中压传动变频器的主流发展方向，开展高性能大功率三电平IGCT中压传动变频器的自主开发，实现关键技术突破，打破国外垄断和技术封锁，填补国内技术空白，提高冶金轧机、船舶推进等核心装备系统的自主配套能力，减少对关键进口设备的依赖，对于完善国家工业体系、振兴民族产业、保障国防建设具有战略意义。
　　本文首先详细介绍了变频器核心功率部件---IGCT的物理结构以及工作原理，并在性能与GTO（门极换流晶闸管）进行比较，阐述了IGCT器件在中压大功率变频应用中的技术优势。
　　其次介绍了自主研发的9MW大功率中压三电平IGCT变频器的主电路结构，各重要电气部件的构成和工作原理。
　　接下来结合理论计算和工程实践经验，对变频器关键元器件的选型进行了分析，给出了包括IGCT元件、续流二极管、吸收部件、直流支撑电容、功率电阻等元器件基本参数的计算公式和选型原则。
　　紧接着对变频器的对拖试验结果进行简要介绍，试验结果表明变频器的主要技术指标完全达到了技术规格书的要求，产品研制是成功的。
　　论文主要从变频器的工程化实践出发，通过结合样机试验的方式，设计出具有完全自主知识产权的大功率9MW大功率中压三电平IGCT变频器，并为今后其新一代的产品设计与开发提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国外技术现状

1．3 国内技术现状

1．4 课题研究的意义

1．5 本文研究的内容

第2章 IGCT结构和工作原理

2．1 IGCT结构

2．2 IGCT分类

2．3 IGCT器件特性参数

2．3．1 阻断参数

2．3．2 机械参数

2．4 IGCT工作原理

2．4．1 IGCT开通

2．4．2 IGCI关断

第3章 变频器电气原理及结构

3．1 变频器电气原理

3．1．1 变频器基本参数

3．1．2 主电路原理

3．2 总体结构

3．2．1 单元组成

3．2．2 变频器外形

3．3 变频器内部结构

3．4 整流单元／逆变单元(ARU／INU)

3．5 斩波单元(VLU)

3．6 IGCT功率模块

第4章 主电路选型方法及试验研究

4．1 变频器基本参数计算

4．1．1 变频器输入电流

4．1．2 变频器输出电流

4．2 关键电气部件选型计算

4．2．1 IGCT器件选用计算

4．2．2 快恢复二极管

4．2．3 中点钳位二极管

4．2．4 缓冲电路选用计算

4．2．5 直流支撑电容器

4．2．6 功率电阻选型

4．3 功率器件热计算

4．3．1 IGCT和二极管功率损耗估算

4．3．2 IGCT模块结温的核算

4．4 试验研究

4．4．1 模块功率试验

4．4．2 功率单柜性能试验

4．4．3 系统对拖试验

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文