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MW風(fēng)電變流器IGBT模塊吸收電容及電流傳感器

MW級(jí)風(fēng)電變流器IGBT模塊直流母線吸收電容及電流傳感器選擇,IGBT模塊選用三菱new mpd系列IGBT模塊CM1800DY-34S,介紹了IGBT模塊由于直流母線雜散電感產(chǎn)生尖峰電壓及吸收電容容值計(jì)算方法,并以此為依據(jù)選擇合適的薄膜電容器,作為直流母線吸收電容。
盡管設(shè)計(jì)中直流濾波電容與IGBT間采用復(fù)合母排連接,但是考慮直流濾波電容上的串聯(lián)電感與復(fù)合母排上存在的分布電感的影響,為了抑制IGBT在快速開(kāi)關(guān)過(guò)程中的過(guò)電壓,需要在IGBT兩端安裝吸收電容。
吸收電容的容值選取公式如下式所示:
其中,Ipeak為最大關(guān)斷電流,Lσ為線路雜散電感,Δu 為關(guān)斷時(shí)允許的電壓變化范圍。
由于功率組件設(shè)計(jì)最大運(yùn)行電流有效值為1250A,則電流峰值為1767.5A;考慮中間直流電壓最高1100V,CM1800DY-34S模塊的最高耐壓為1700V,驅(qū)動(dòng)板上關(guān)斷過(guò)壓抑制TVS管耐壓為1400V,為了避免TVS頻繁動(dòng)作,限定在最大運(yùn)行電流時(shí)關(guān)斷過(guò)壓小于250V;每只直流濾波電容的自感為40nH,10支并聯(lián)后直流電容上的電感為4nH,復(fù)合母排的分布電感假定為40nH,則關(guān)斷時(shí)線路雜散電感為44nH。在此條件下,吸收電容的容值C≥2.28μF。
在考慮關(guān)斷電流為1767.5A,吸收電容需要承受峰值電流為1767.5A,基于IGBT的正負(fù)出線方式,選擇選擇兩只吸收電容,每只容值大于1.14μF,承受峰值電流大于884A。吸收電容耐壓應(yīng)與IGBT相當(dāng),選擇其耐壓為1700VDC。
EACO公司的吸收電容列表如下表所示,型號(hào)為STM-1700-1.5-RP28的吸收電容容量為1.5uF,工作電壓為1700VDC,Ipeak=915A,可以滿足設(shè)計(jì)要求。也可選擇符合上述要求的其他廠家吸收電容。
EACO吸收電容選型表
電流傳感器:
功率組件交流側(cè)最高輸出電流為1250Arms,因此電流傳感器的測(cè)量范圍應(yīng)該大于該數(shù)值;組件的工作電壓為直流1100V和交流690Vac,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn),電流傳感器的原副邊能夠滿足承受2500Vac/60s耐壓測(cè)試的要求;工作環(huán)境溫度至少需要滿足-20℃~45℃的要求。風(fēng)電領(lǐng)域電流傳感器的主流供貨商為L(zhǎng)EM公司和ABB公司,適合該功率等級(jí)的電流傳感器型號(hào)分別為ES2000S(ABB公司)和LT2005S(LEM公司)。
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