基于IGCT器件的阀单元串联均压特性研究

1

作者 张胤禄 汤广福 +4 位作者 魏晓光 单云海 余占清 张闻闻 张杰 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第16期6449-6460,I0025,共13页

基于逆阻型集成门极换流晶闸管串联阀组的特高压主动换相换流阀是构建我国新型电力系统的关键换流装备之一。由于阀臂器件主动关断不一致引起的器件间电压分布不均现象,一方面威胁器件的运行可靠性,另一方面将造成阀臂器件的过度冗余使... 基于逆阻型集成门极换流晶闸管串联阀组的特高压主动换相换流阀是构建我国新型电力系统的关键换流装备之一。由于阀臂器件主动关断不一致引起的器件间电压分布不均现象,一方面威胁器件的运行可靠性,另一方面将造成阀臂器件的过度冗余使换流阀建设成本增加。为此,该文首先通过分析集成门极换流晶闸管(intergrated gate commutated thyristors,IGCT)器件开关特性,建立基于物理特性的器件模型并通过试验数据对模型进行校核;其次,基于器件模型开展了阀最小单元的串联均压特性研究,在驱动延迟条件下分析了缓冲回路杂散电感、缓冲阻容参数对器件间不均压系数的影响,以不均压系数5%为前提给出阻容参数的选取范围。最后,提出“RCD+MOV”拓扑,并对其均压效果进行仿真分析。结果表明,所提拓扑具有较好的均压效果,当驱动延迟200ns时,不均压系数仅为2.59%,相比原拓扑降低64.7%,研究工作对今后IGCT串联阀组的均压设计具有一定参考价值。 展开更多

关键词 特高压直流输电 主动换相换流阀 igct器件模型 串联均压技术

原文传递

用于大功率变流器的IGCT功能型模型(英文) 被引量：23

2

作者 袁立强 赵争鸣 +2 位作者 白华 李崇坚 李耀华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期65-69,共5页

IGCT(集成门极换流晶闸管)由于其优越的性能在中压大功率变换器领域中正逐渐得到广泛应用。该文描述了一种适用于高压大功率变流仿真和计算机设计的IGCT功能型模型,该模型是依据IGCT的主要外部物理特性,在PSIM软件包下建立的等效电路。... IGCT(集成门极换流晶闸管)由于其优越的性能在中压大功率变换器领域中正逐渐得到广泛应用。该文描述了一种适用于高压大功率变流仿真和计算机设计的IGCT功能型模型,该模型是依据IGCT的主要外部物理特性,在PSIM软件包下建立的等效电路。此模型的主要特点就是计算速度快,参数求解简单。该文详细描述了该模型的等效原理和模型构成,并根据IGCT—5SHX08F4502给出了模型主要参数。仿真和实验结果对比表明该模型具有一定的实用性。 展开更多

关键词 大功率变流器 igct 功能型模型 等效电路 计算机 集成门极换流晶闸管

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IGCT的原理性电学模型与动态特性仿真 被引量：12

3

作者 段大鹏 江秀臣 孙才新 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期196-200,206,共6页

集成门极换向晶闸管(IGCT)因具有开关速度快、损耗低、容量大、导通管压降低等优越性能而正逐渐广泛地应用于中压大功率领域,但国内外仿真软件中尚无IGCT的器件仿真模型。为此根据IGCT的结构特点、工作原理、额定参数以及外总电学特性,... 集成门极换向晶闸管(IGCT)因具有开关速度快、损耗低、容量大、导通管压降低等优越性能而正逐渐广泛地应用于中压大功率领域,但国内外仿真软件中尚无IGCT的器件仿真模型。为此根据IGCT的结构特点、工作原理、额定参数以及外总电学特性,应用两个Hu-Ki模型并联的优化模型及ORCAD建立了IGCT的原理性电学模型,给出了模型的电路图及元件参数,并应用该模型进行了IGCT的动态特性仿真与分析,给出了开通、关断电压和电流波形,关断功率脉冲波形,门极关断电压和电流波形。仿真结果显示仿真的IGCT器件关断时间2μs,关断能量约0.1J,关断时门极反向电流峰值25A,表现出明显的反向抽取作用,与实测波形保持了很好的一致性。该模型意义明确、描述准确、结构简单、仿真速度较快,且有一定的通用性,可用于IGCT器件与简单系统的仿真研究,为IGCT的选择应用、器件匹配与保护电路的设计提供研究手段与设计参考。 展开更多

关键词 集成门极换向晶闸管(igct) Hu-Ki模型 ORCAD软件 原理性电学模型 动态特性 仿真

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基于物理的IGCT电路模型参数提取方法 被引量：5

4

作者 王佳蕊 孔力 +3 位作者 周亚星 肖浩 李鲁阳 祁晓敏 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期1-11,共11页

随着集成门极换流晶闸管(IGCT)在大功率电力电子装置的大范围推广,相应的高精度仿真研究必不可少,IGCT模型特别是具有较高精度的基于物理的IGCT电路仿真模型将发挥更加重要的作用。本文充分考虑了IGCT结构特点及其运行特性对参数提取的... 随着集成门极换流晶闸管(IGCT)在大功率电力电子装置的大范围推广,相应的高精度仿真研究必不可少,IGCT模型特别是具有较高精度的基于物理的IGCT电路仿真模型将发挥更加重要的作用。本文充分考虑了IGCT结构特点及其运行特性对参数提取的影响,结合理论分析、实验提取、实物测量及经验估算,在已有参数提取方法的基础上,提出了一种适用于基于改进型傅里叶级数法的IGCT电路模型的参数提取方法。搭建了具备感性负载的箝位电路测试平台,用于参数提取及提取方法验证,将采用本文方法提取的模型参数用于上述IGCT电路模型,进行电路仿真分析,所得IGCT模型仿真结果与实验结果高度拟合,验证了本文参数提取方法的正确性。 展开更多

关键词 集成门极换流晶闸管 改进型傅里叶级数法 电路模型 参数提取

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新型高压大功率器件IGCT的建模与仿真 被引量：4

5

作者 于克训 任章鳌 +1 位作者 娄振袖 潘垣 《湖北工业大学学报》 2010年第1期89-94,共6页

集成门极换向晶闸管(IGCT)是新型电力半导体开关,具有耐压高、电流大、开关频率高、开关损耗低等优越性能,尤其适用于高压大功率电力电子装置.目前通用电路仿真软件中还没有专门的IGCT仿真模型,不能满足可靠的仿真性能的要求.基于电力... 集成门极换向晶闸管(IGCT)是新型电力半导体开关,具有耐压高、电流大、开关频率高、开关损耗低等优越性能,尤其适用于高压大功率电力电子装置.目前通用电路仿真软件中还没有专门的IGCT仿真模型,不能满足可靠的仿真性能的要求.基于电力电子器件的物理现象,建立IGCT模型的方法有:功能模型法、电学模型法、集总电荷模型法和物理模型法等.对上述几种建模方法分别进行了仿真研究后,对比分析各模型开关动作过程和器件内部物理现象,比较它们之间的优缺点,分析出各种模型的适用范围. 展开更多

关键词 集成门极换向晶闸管 电力电子装置 物理现象 建模 仿真

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IGCT电学模型的建立与验证 被引量：3

6

作者 宋阳 王兴禄 《现代电子技术》 北大核心 2019年第3期163-167,172,共6页

在电力电子电路设计中,由于缺乏集成门极换流晶闸管(IGCT)的电学模型而使其应用受到限制,现有电路仿真都用二极管替代IGCT的门阴极,这样不能准确地描述IGCT的器件特性。文中根据IGCT的结构特点和工作原理,建立一种适用于电路仿真的IGCT... 在电力电子电路设计中,由于缺乏集成门极换流晶闸管(IGCT)的电学模型而使其应用受到限制,现有电路仿真都用二极管替代IGCT的门阴极,这样不能准确地描述IGCT的器件特性。文中根据IGCT的结构特点和工作原理,建立一种适用于电路仿真的IGCT等效电学模型,采用PSPICE软件分析了IGCT的开关特性,将仿真波形与实测波形、器件仿真波形进行比较,主要特性参数与IGCT手册中的数据进行比较。结果表明该模型适用于IGCT驱动电路设计与简单系统的仿真研究。 展开更多

关键词 igct 电力电子器件 电学模型 动态特性 硬驱动 门极换流

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适于硬开关变流器的IGCT／二极管综合模型 被引量：8

7

作者 范子超 刘文华 +1 位作者 宋强 李建国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期41-46,91,共7页

随着装置可靠性要求的不断提高,在大功率变流器中考虑器件特性具有重要意义。本文给出了在硬开关条件下应用器件功能模型的一般化方法,并以当前研究较少的IGCT为例,阐述了开通电压和关断电流的确定方法。在此基础上,提出了一种将全控器... 随着装置可靠性要求的不断提高,在大功率变流器中考虑器件特性具有重要意义。本文给出了在硬开关条件下应用器件功能模型的一般化方法,并以当前研究较少的IGCT为例,阐述了开通电压和关断电流的确定方法。在此基础上,提出了一种将全控器件与其反并联二极管综合考虑的功能模型,可用于仿真变流器器件电压电流波形、估算装置损耗。此模型应用于H桥链节的背靠背等价试验中,试验结果与仿真波形吻合,实测损耗与估算结果一致,验证了其可行性和正确性。 展开更多

关键词 igct 功能模型 开关损耗 等价试验

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高压大功率IGCT器件在PSIM中的仿真研究

8

作者 黄炜 何人望 王大刚 《电气应用》 北大核心 2007年第5期69-72,共4页

由于高压大功率IGCT器件的优越性能,使其在高压大功率变换器领域中逐渐得到广泛应用。本文研究了一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型,该模型依据IGCT的主要外部物理特性(主要是阳极电流和关断电压),在PSIM软件包下建立的等效... 由于高压大功率IGCT器件的优越性能,使其在高压大功率变换器领域中逐渐得到广泛应用。本文研究了一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型,该模型依据IGCT的主要外部物理特性(主要是阳极电流和关断电压),在PSIM软件包下建立的等效电路。此模型的主要特点为计算速度快,参数求解方便等。该文还详细描述了该模型的测试电路,并根据ABB公司给出的5SHY35L4510模型主要参数进行实验,通过仿真和实验的波形对比表明该模型具有一定理论参考价值和实用性。 展开更多

关键词 集成门极换流晶闸管 高压大功率变换器 PSIM软件包 建模与仿真

原文传递

IGCT关断暂态温度特性及其电热模型

9

作者 周亚星 卫炜 +1 位作者 王佳蕊 孔力 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2020年第4期8-16,共9页

集成门极换流晶闸管(IGCT)广泛应用于高压大功率电力电子装置中,受到环境温度变化和器件自热等影响,其开关特性发生显著改变。本文针对不同温度下的器件开关特性开展了测试实验,利用分阶段解析建模的方法分析了影响器件关断存储、基区... 集成门极换流晶闸管(IGCT)广泛应用于高压大功率电力电子装置中,受到环境温度变化和器件自热等影响,其开关特性发生显著改变。本文针对不同温度下的器件开关特性开展了测试实验,利用分阶段解析建模的方法分析了影响器件关断存储、基区承压以及拖尾电流三个阶段的关键温度依赖参数。分析结果表明关断存储阶段主要受到载流子寿命和射极复合系数的影响,但射极复合系数相对于载流子寿命对电流拖尾过程的影响随温度变化更为显著。在此基础上由所得关键参数建立了IGCT温度依赖模型,利用封装传热阻容子电路网络建立了器件的结壳传热模型。最后,基于该模型对IGCT关断暂态过程进行了电热仿真分析,通过仿真波形与实测波形的比较验证了该模型的准确性以及关键温变参数的影响。 展开更多

关键词 集成门极换流晶闸管 关断暂态 电热模型 温度特性

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基于漂移扩散模型方程的IGCT电路模型 被引量：1

10

作者 周亚星 孔力 王佳蕊 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期118-128,共11页

现有基于双极扩散方程(ADE)的功率半导体器件模型只能准确描述准中性区载流子分布,应用于高压器件建模时精度有限。提出一种基于漂移扩散模型(DDM)的集成门极换流晶闸管(IGCT)电路模型的建模方法以提高模型精度。通过分析发现,求解变量... 现有基于双极扩散方程(ADE)的功率半导体器件模型只能准确描述准中性区载流子分布,应用于高压器件建模时精度有限。提出一种基于漂移扩散模型(DDM)的集成门极换流晶闸管(IGCT)电路模型的建模方法以提高模型精度。通过分析发现,求解变量数量级相差较大,以及由高掺杂浓度决定的特征参数是影响模型特性的主要因素。由此,通过边界高掺杂区域的解析建模、简化基区求解的边界条件以及应用移动网格法求解DDM提高了模型的稳定性和计算速度。最后,IGCT双脉冲测试仿真与实验对比结果表明在仿真耗时接近的前提下,该方法相对于现有基于ADE模型可以更好地仿真器件在关断振荡以及穿通时的特性。 展开更多

关键词 集成门极换流晶闸管 电路模型 双极扩散方程 漂移扩散模型 介电弛豫时间 德拜长度

原文传递

基于Saber的高压大功率IGCT器件的建模与仿真研究 被引量：4

11

作者 张新民 李明勇 代科 《船电技术》 2012年第3期41-44,共4页

本文根据IGCT开通关断过程中电压电流波形特点,建立IGCT的功能模型。文中给出了模型的电路图及元件参数,并应用该模型进行了IGCT的开通关断暂态分析。通过仿真结果及与实验波形的对比分析,验证了该模型的有效性及实用性。

关键词 igct 功能模型 SABER

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基于Saber的IGCT集总电荷模型研究 被引量：7

12

作者 肖友国 彭振东 任志刚 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2015年第11期83-86,共4页

在此使用MAST语言在Saber软件中建立了非对称型IGCT的集总电荷模型。应用IGCT通用测试电路测试电路对该模型进行了测试,给出了IGCT开通与关断时的实验与仿真波形,分析了造成两者差异的原因,证明了所建立模型的有效性。在此基础上,将该... 在此使用MAST语言在Saber软件中建立了非对称型IGCT的集总电荷模型。应用IGCT通用测试电路测试电路对该模型进行了测试,给出了IGCT开通与关断时的实验与仿真波形,分析了造成两者差异的原因,证明了所建立模型的有效性。在此基础上,将该模型应用在IGCT并联研究中,仿真结果与实际实验中IGCT电流拥挤现象吻合。IGCT集总电荷模型兼顾了器件物理原理与仿真速度,在研究器件并联以及保护方面有一定的指导意义。 展开更多

关键词 igct 并联 集总电荷模型

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一种水冷系统建模及IGCT结温计算方法 被引量：1

13

作者 田凯 王自满 +3 位作者 楚子林 俞智斌 袁媛 宋鹏 《电气传动》 2022年第16期43-48,共6页

提出一种双面水冷散热器等效热阻参数提取方法,在此基础上进行水冷散热系统建模,进而实现对IGCT等功率器件结温的实时计算和保护。由热设计软件仿真或实验结果得到的散热功率和温升数据计算出散热器正反两面的直接热阻和耦合热阻。将水... 提出一种双面水冷散热器等效热阻参数提取方法,在此基础上进行水冷散热系统建模,进而实现对IGCT等功率器件结温的实时计算和保护。由热设计软件仿真或实验结果得到的散热功率和温升数据计算出散热器正反两面的直接热阻和耦合热阻。将水冷散热器直接热阻、耦合热阻、功率器件功耗、功率器件内部热阻参数代入水冷散热系统模型,可对各个功率器件的功耗及温升实时独立计算。该方法考虑了水冷散热器多级串联压接应用中功率器件发热功率实时变化以及水冷散热器热耦合效应的影响,可以更加精确地估计出功率器件的结温。 展开更多

关键词 集成门极换向晶体管 热模型 结温计算 水冷散热器

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采用IGCT电压型逆变器的高压变频器仿真研究

14

作者 邰晶 王忠庆 《变频器世界》 2010年第8期79-82,共4页

集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高—高方式的高压变频调速装置。本文主要应用IGCT中点箝位电压型逆变器的高压变频器进行了仿真研究,搭建了IGCT子电路模型,装置采用IGCT作为电子开关的硬开关的变流器中,换流回路... 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高—高方式的高压变频调速装置。本文主要应用IGCT中点箝位电压型逆变器的高压变频器进行了仿真研究,搭建了IGCT子电路模型,装置采用IGCT作为电子开关的硬开关的变流器中,换流回路的总电感应尽可能地小,结构尽可能地紧凑,降低杂散电感。仿真结果可以看出安装Rc关断吸收回路后对于抑制关断时IGCT的端部过电压效果显著,IGCT端部最大峰值电压降低了39%,进而增强了设备的安全性与可靠性,并且所安装的RC额定值小,体积小,成本低,这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。 展开更多

关键词 igct 高压变频器 Pspice建模与仿真

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应用于大容量变流器IGCT的建模与仿真

15

作者 潘宏伟 《风力发电》 2017年第4期22-25,共4页

高压、大容量变流器应用越来越广泛，同时新型的器件和多电平拓扑结构在高压大容量方面优势明显。电力电子器件是电力电子电路的基础，本文根据IGCT器件的特点，搭建了一个IGCT功能模型，通过仿真和实际器件的波形相比对，证明此模型的... 高压、大容量变流器应用越来越广泛，同时新型的器件和多电平拓扑结构在高压大容量方面优势明显。电力电子器件是电力电子电路的基础，本文根据IGCT器件的特点，搭建了一个IGCT功能模型，通过仿真和实际器件的波形相比对，证明此模型的正确性。 展开更多

关键词 变流器 igct 功能模型

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IGCT无吸收和串联工作电路仿真的新型有效的物理模型

16

作者 H.Kuhn 黄慧 《变流技术与电力牵引》 2003年第5期21-25,38,共6页

文章讨论了用SaberMAST软件完成电路仿真,并精确计算集成门极换流晶闸管(IGCT)静态和动态性能的新物理模型。通过仿真结果与硬开关无吸收工作中4.5kV/3kAIGCT的试验结果的比较验证了该模型。此外,文章还分析了2个串联IGCT开关的仿真结果... 文章讨论了用SaberMAST软件完成电路仿真,并精确计算集成门极换流晶闸管(IGCT)静态和动态性能的新物理模型。通过仿真结果与硬开关无吸收工作中4.5kV/3kAIGCT的试验结果的比较验证了该模型。此外,文章还分析了2个串联IGCT开关的仿真结果,特别是在忽略无吸收电路时器件特性和门极驱动存在的必然差别引起的关于开关之间阻断电压非均衡分布的问题。还给出了计算吸收容量的一种想法。 展开更多

关键词 igct模型 串联 无吸收工作 仿真

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集成门极换向晶闸管开关特性 被引量：6

17

作者 兰志明 李崇坚 +2 位作者 绳伟辉 王成胜 朱春毅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期93-97,共5页

新型开关器件集成门极换向晶闸管(IGCT)由于其优越的性能在中高压大功率多电平变流器系统中逐渐得到广泛应用。在电力电子仿真软件PSIM中实现的一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型的基础上,建立了IGCT单管实验的仿真模型,分析... 新型开关器件集成门极换向晶闸管(IGCT)由于其优越的性能在中高压大功率多电平变流器系统中逐渐得到广泛应用。在电力电子仿真软件PSIM中实现的一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型的基础上,建立了IGCT单管实验的仿真模型,分析了IGCT开关特性,特别是该电路中各种杂散参数和缓冲吸收电路中各元件参数对IGCT关断过程的影响,为实际的基于IGCT器件的大功率多电平变流器系统的结构设计和控制提供了重要的理论根据和指导。 展开更多

关键词 igct 功能模型 PSIM 杂散电感 缓冲吸收电路

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大功率电力电子装置开关桥臂的实时仿真 被引量：1

18

作者 王国栋 马晓军 +1 位作者 闫之峰 魏曙光 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第2期28-32,共5页

在车辆电子开关控制优化设计的研究中,装甲车辆大功率电力电子装置高频电磁特性复杂、电磁兼容性差,采用现有的以理想开关器件为基础,不考虑开关管开关特性的电力电子装置的可信度不高。针对上述问题,采用分段插值法和查表法构建开关管... 在车辆电子开关控制优化设计的研究中,装甲车辆大功率电力电子装置高频电磁特性复杂、电磁兼容性差,采用现有的以理想开关器件为基础,不考虑开关管开关特性的电力电子装置的可信度不高。针对上述问题,采用分段插值法和查表法构建开关管器件级功能模型,反映器件动态开关过程,并依托FPGA的高速并行运算结构实现器件级功能模型的实时仿真。实验结果表明,上述实时仿真模型可信度高、真实性好。研究结果可为设计研制大功率电力电子装置提供技术支撑。 展开更多

关键词 实时仿真 暂态模型 现场可编程逻辑门阵列 集成门极换向晶闸管

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集成门极换流晶闸管电学模型的优化及参数提取

19

作者 曾思哲 黄连生 +2 位作者 陈晓娇 何诗英 陈涛 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期656-663,共8页

在集成门极换流晶闸管(IGCT)2T-3R-C电学模型的基础上,针对其模型关断电压出现与实测波形不符的振荡问题,建立了一种IGCT改进电学模型,并提出一套可用于改进电学模型的参数提取方法,给出改进电学模型电路结构和器件参数。将模型的动态... 在集成门极换流晶闸管(IGCT)2T-3R-C电学模型的基础上,针对其模型关断电压出现与实测波形不符的振荡问题,建立了一种IGCT改进电学模型,并提出一套可用于改进电学模型的参数提取方法,给出改进电学模型电路结构和器件参数。将模型的动态特性仿真结果与4kA/4.5kV型号IGCT的4kA/4.5kV等级实验结果、3.5kA/4.5kV等级实验结果以及现有2T-3R-C模型仿真结果进行对比,验证了改进电学模型的准确性、适用性、优越性。 展开更多

关键词 集成门极换流晶闸管 改进电学模型 CFETR 新型磁体电源

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10MW海上风电双绕组永磁电机建模与工况研究 被引量：2

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作者 周宏林 《电气传动》 北大核心 2020年第9期8-14,共7页

10 MW海上直驱风电机组是目前国内最大的直驱机组,由于容量大、电流高,发电机采用双绕组三相永磁电机。对于大型机组,互漏感尤其是槽互漏感较为明显。考虑了互漏感的影响,详细推导出双绕组电机全阶模型,并研究了互漏感的影响。建立起考... 10 MW海上直驱风电机组是目前国内最大的直驱机组,由于容量大、电流高,发电机采用双绕组三相永磁电机。对于大型机组,互漏感尤其是槽互漏感较为明显。考虑了互漏感的影响,详细推导出双绕组电机全阶模型,并研究了互漏感的影响。建立起考虑互漏感模型、不考虑互漏感模型和有限元模型间的参数等价关系。最后,通过有限元仿真验证了模型的准确性,并研究了10MW永磁发电机与集成门集换流晶闸管(IGCT)三电平变流器系统联合运行的2种特殊工况。 展开更多

关键词 风力发电 海上风电 永磁同步电机 双绕组永磁电机 建模 igct变流器

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