关键词:
柔性直流输电
模块化多电平换流器
电磁辐射
驱动板卡
电磁散射
感应电压
摘要:
模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)是柔性直流输电的核心装备,其安全可靠运行对于保障电力安全至关重要。换流阀中IGBT器件在开关过程中因高电压和大电流的快速投切产生强电磁干扰,影响低压控制电路的正常工作,严重时可导致系统故障。驱动板卡与高压大电流IGBT器件直接相接,为系统提供开关控制信号,是低压二次板卡中最易受干扰的单元。本研究将探讨换流阀子模块IGBT器件的电磁辐射以及驱动信号电压中的电磁干扰问题。首先,本文明确了驱动板与功率模块之间的距离远小于IGBT开关电磁波的波长,因此聚焦近场辐射问题展开。因驱动板卡上布局布线复杂且存在局部铺铜的情况,本文首次揭示了驱动板卡上的电磁辐射源由IGBT器件开关电磁源以及驱动板上铺铜所引起的电磁散射源所构成,呈多源互相作用特性。进一步地,本文以实际换流阀子模块为研究对象,通过不同开关工况下实验分析,全面且准确地获得了换流阀子模块的空间磁场在位置、频率和强度上的分布特性;验证了驱动板卡上电磁散射特性以及电磁散射和辐射共同作用下的驱动信号端口的感应电压。该研究不仅为MMC中驱动板卡的电磁辐射特性提供了实验数据,也将在一定程度上为其电磁兼容性设计和防护措施提供理论支持。