模块化多电平换流器损耗与结温的解析计算方法

正常运行时模块化多电平换流器(MMC)子模块的电容不断被充电/放电。为保持电容电压平衡，各子模块投入/切出状态随机，导致MMC损耗计算的复杂度很高。文中引入了桥臂子模块投入占空比的概念，在整个功率运行区间内分析推导了子模块中4个开关器件通态电流平均值与有效值的解析表达式。在此基础上，综合考虑电容电压与门极电阻等参数的影响，推导了通态损耗与开关损耗的解析表达式。针对平均结温并不能真实反映开关器件实际工作状态的问题，详细分析了每个工频周期内开关器件结温波动特性，提出了一种最大运行结温的估算方法。算例分析表明，损耗与结温计算结果与MMC运行特性完全一致，该解析计算方法简便有效