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    188宝金博页面版: 暂态故障期间并网逆变器中IGBT的主动热控制方法研究

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    内容提示： 第 46 卷 第 6 期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.46 No.6 Mar. 20, 2026 2026 年 3 月 20 日 Proceedings of the CSEE ?2026 Chin.Soc.for Elec.Eng. 2319 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.242737 文章编号：0258-8013 (2026) 06-2319-11 中图分类号：TM 464 文献标识码：A 暂态故障期间并网逆变器中 IGBT 的主动热控制方法研究 帅智康，曹一明，赵崇宇，程慧婕，王泉洁，彭英舟 * (湖南大学电气与信息工程学院，湖南省 长沙市 410082) Active Thermal Control Method for IGBTs in Grid-connected Inverters During Transient Faults SHUAI Zhikang, C...

    文档格式：PDF | 页数：11 | 浏览次数：4 | 上传日期：2026-04-06 14:28:12 | 文档星级：
    第 46 卷 第 6 期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.46 No.6 Mar. 20, 2026 2026 年 3 月 20 日 Proceedings of the CSEE ©2026 Chin.Soc.for Elec.Eng. 2319 DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.242737 文章编号：0258-8013 (2026) 06-2319-11 中图分类号：TM 464 文献标识码：A 暂态故障期间并网逆变器中 IGBT 的主动热控制方法研究 帅智康，曹一明，赵崇宇，程慧婕，王泉洁，彭英舟 * (湖南大学电气与信息工程学院，湖南省 长沙市 410082) Active Thermal Control Method for IGBTs in Grid-connected Inverters During Transient Faults SHUAI Zhikang, CAO Yiming, ZHAO Chongyu, CHENG Huijie, WANG Quanjie, PENG Yingzhou * (College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, Hunan Province, China) ABSTRACT: Since the insulated gate bipolar transistor (IGBT) is the core component of grid-connected inverters, improving its reliability is crucial. Current thermal control research mainly focuses on the steady-state thermal stress of IGBTs during long-term operation or examines the impact of short-term overstress on IGBTs in motor drive applications, particularly under motor stall conditions. However, due to the complexity and short duration of transient faults in grid-connected converters, few studies have addressed the thermal control of IGBTs during these transient periods. Nevertheless, the transient overstress is equally critical and should not be overlooked. Therefore, this paper proposes an active thermal control method for IGBTs in grid-connected inverter during transient faults. A grid-connected inverter model based on virtual synchronous generator (VSG) control is developed, along with a corresponding electrothermal model for the internal IGBT. Then, by analyzing the relationship between the junction temperature of the IGBT and electrical parameters, an active thermal control method is proposed that integrates virtual impedance, adaptive power adjustment, and switching frequency variation. This approach aims to alleviate internal overstress during transient faults while enhancing the stability of the inverter. Finally, the feasibility and accuracy of the proposed method are validated through simulations and experiments. KEY WORDS: grid-connected inverter; transient fault; active thermal control; junction temperature 基金项目：国家自然科学基金项目(52125705，52207203)；湖南省重点研发计划项目(2023GK2010)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (52125705, 52207203); Key R&D Program of Hunan Province (2023GK2010). 摘要：作为并网逆变器中的核心组件，绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)可靠性的提升十分关键。现有热控制研究多集中于 IGBT 在长时间尺度运行下的稳态热应力，或是侧重于在电机驱动应用中电机失速状态下短期过应力对 IGBT 的影响。然而，由于并网变流器暂态故障过程复杂、持续时间短，鲜有研究关注 IGBT 在该暂态期间的热控制，但其所承受的暂态过应力同样不可忽视。因此，该文提出一种暂态故障期间针对并网逆变器中 IGBT 的主动热控制方法。首先，建立基于虚拟同步发电机控制的并网逆变器模型，并针对内部 IGBT 建立相应的电热模型；然后，通过分析 IGBT 输出结温与电气参数之间的关系，提出采用融合虚拟阻抗、自适应功率调整和开关频率变化的主动热控制方法，在缓解暂态故障期间内部过应力的同时，提高逆变器的稳定性能；最后，通过仿真和实验验证所提方法的可行性和准确性。 关键词：并网逆变器；暂态故障；主动热控制；结温 0 引言 随着全球能源结构转型升级，作为可再生能源与电网之间的关键接口，并网逆变器愈显重要 [1-2] 。以风电、光伏为代表的大规模新能源消纳，对电网系统稳定性和可靠性提出了新一轮挑战 [3-4] 。传统并网逆变器由于控制策略不足导致自身运行性能较差，缺乏同步机固有惯性和阻尼电网振荡能力，无法有效实现与电网间的同步机制 [5] 。虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)控制因能够模拟传统同步机外特性，并为电网提供必要的频率和电压支撑能力，而被广泛关注。 作为逆变器内部电能控制和变换的核心组件之一，绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar

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