T/DIPA 11-2022 柔性直流整流閥功率模組損耗測試方法

ICS29.200

CCSK46

團體標准

T/DIPA11-2022

柔性直流整流閥功率模組損耗測試方法

Testmethodsforpowerlossesofsub-moduleinvoltage-sourced-converter

(VSC)valve

2022-11-23發佈2023-01-01實施

國家技術標準創新基地

（直流輸電及電力電子技術）籌建

發佈

珠海市直流輸電及電力電子產業促進會

目錄

前言...............................................................................................................................................................III

1範圍.....................................................................................................................................................................1

2規範性引用文件................................................................................................................................................1

3術語和定義........................................................................................................................................................1

4測試原理和應用場景........................................................................................................................................2

4.1雙脈衝法損耗測試原理.............................................................................................................................3

4.2電測法損耗測試原理.................................................................................................................................3

4.3量熱法損耗測試原理.................................................................................................................................3

4.4平衡量熱法損耗測試原理.........................................................................................................................3

4.5各種損耗測試方法的應用場景和結果表格.............................................................................................3

5雙脈衝法損耗測試............................................................................................................................................3

5.1測試環境.....................................................................................................................................................3

5.2測試要求.....................................................................................................................................................4

5.3雙脈衝法測試系統.....................................................................................................................................4

5.4測試程式.....................................................................................................................................................5

5.5損耗計算.....................................................................................................................................................6

6電測法損耗測試................................................................................................................................................8

6.1測試環境.....................................................................................................................................................8

6.2測試要求.....................................................................................................................................................8

6.3電測法損耗測試系統.................................................................................................................................9

6.4測試程式.....................................................................................................................................................9

6.5損耗計算.....................................................................................................................................................9

7量熱法損耗測試..............................................................................................................................................10

7.1測試環境...................................................................................................................................................10

7.2測試要求...................................................................................................................................................10

7.3量熱法測試系統.......................................................................................................................................10

7.4測試程式...................................................................................................................................................11

7.5損耗計算...................................................................................................................................................11

8平衡量熱法損耗測試......................................................................................................................................12

8.1測試環境...................................................................................................................................................12

8.2測試要求...................................................................................................................................................12

8.3平衡量熱法測試系統...............................................................................................................................12

8.4測試程式...................................................................................................................................................13

I

T/DIPA11-2022

8.5損耗計算...................................................................................................................................................14

附录A（資料性）柔性直流整流閥功率模組.......................................................................................15

附录B（資料性）損耗測試方法應用場景和結果表格.......................................................................18

附录C（資料性）電測法試驗平台示例...............................................................................................20

參考文獻..................................................................................................................................................21

圖1平衡量熱儀示意圖...........................................................................................................................................3

表1測試功率模組輸入條件...................................................................................................................................3

圖2雙脈衝測試IGBT開關特性原理示意圖......................................................................................................4

圖3雙脈衝測試IGBT開關波形圖.......................................................................................................................5

圖4雙脈衝測試IGBT和二極體開關特性波形示意圖.....................................................................................5

表2測試環境和工況輸入條件..............................................................................................................................8

圖5典型功率模組背靠背對拖測試平台..............................................................................................................9

圖6量熱法測試系統及測點示意圖....................................................................................................................11

圖7風口溫度感測器佈置方式..............................................................................................................................12

圖8單室閉環量熱法測量系統示意圖.................................................................................................................13

圖A.1半橋功率模組電路........................................................................................................................................15

圖A.2全橋功率模組電路........................................................................................................................................16

表B.1不同測量方法的應用場景........................................................................................................................18

表B.2雙脈衝法損耗測試結果............................................................................................................................18

表B.3電測法損耗測試結果.................................................................................................................................19

表B.4量熱法損耗測試結果.................................................................................................................................19

圖C.1閥組件對拖試驗平台示意圖.....................................................................................................................20

II

T/DIPA11-2022

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起

草。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發佈機構不承擔識別專利的責任。

本文件由國家標準創新基地（直流輸電及電力電子）籌建和珠海市直流輸電及電力電子產業促進會

標準化管理中心提出和歸口。

本文件起草單位：南方電網科學研究院有限責任公司、中國南方電網有限責任公司、西安西電電力

系統有限公司、中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司、榮信匯科電氣股份有限公司、許繼集團有

限公司、西安高壓電器研究院股份有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、特變電工新疆新能源股份有

限公司、廣東電網有限責任公司廣州供電局、廣東電網有限責任公司珠海供電局、貴州電網有限責任公

司電力科學研究院、中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司昆明局。

本標準主要起草人：熊岩、羅煒、許樹楷、姬煜軻、周月賓、黃瑩、周會高、陳荷、鐘偉華、魏偉、

周競宇、余瓊、韓坤、徐義良、楊柳、陳俊、侯婷、宋禹飛、王昕、李巍巍、歐陽有鵬、劉航、朱銘煉、

班國邦、裴星宇、張磊、朱博、盧建業、文軍、謝文傑、付曉峰、藺廣科、張長水、吳宏遠、陳圖騰、

李浩、靳駪。

本文件為首次發佈。

本文件在執行過程中的意見或建議可反饋至珠海市直流輸電及電力電子產業促進會（位址：廣東省

珠海市香洲區樂園路46號，519000

III

T/DIPA11-2022

IV

T/DIPA11-2022

柔性直流整流閥功率模組損耗測試方法

1範圍

本文件描述了柔性直流整流閥功率模組損耗測試方法，包括雙脈衝法、電測法、量熱法、平衡量熱

法，給出了以上方法的測試原理、測試環境、測試要求、測試系統、測試程式和損耗計算等。

本文件適用於基於絕緣閘雙極晶體管（IGBT）的模組化多電平整流器（MMC）柔性直流整流閥功

率模組的損耗測試。基於其他類型功率器件的柔性直流整流閥功率模組參照執行。

2規範性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規範性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用於本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用於本

文件。

GB/T3048.4-2007電線電纜電性能試驗方法第4部分:導體直流電阻試驗

GB/T29332-2012半導體器件分立器件第9部分：絕緣閘雙極晶體管(IGBT)

GB/T34118-2017高壓直流系統用電壓源整流器術語

GB/T34139-2017柔性直流輸電整流器技術規範

GB/T35702.1-2017高壓直流系統用電壓源整流器閥損耗

GB/T35702.2高壓直流系統用電壓源整流器閥損耗第2部分：模組化多電平整流器

GB/T37010-2018柔性直流輸電整流閥技術規範

3術語和定義

GB/T34118-2018、GB/T34139、GB/T37010界定的以及下列術語和定義適用於本文件。

3.1

模組化多電平整流器modularmulti-levelconverter；MMC

每個電壓源整流器閥由若干模組化多電平整流器標準元件串聯組成的多電平整流器。

[來源：GB/T34118-2018，6.4]

3.2

柔性直流整流閥voltage-sourced-convertervalve

由若干個功率模組串聯組成的模組化多電平整流閥。

注：如沒有特殊說明，本文件“整流閥”皆指柔性直流整流閥。

3.3

功率模組sub-module

整流閥的標準元件，其中每個開關單元僅由一個IGBT-二極體對組成。

注1：整流閥功率模組主拓撲及主要構成元件介紹詳見附錄A。

注2：本文件中的功率模組由IGBT、二極體、直流電容、控制板和其他附件等組成。

[來源：GB/T34118-2018，7.13，有修改]

3.4

IGBT-二極體對IGBT-diodepair

IGBT和與其反並聯的續流二極體的組合。

[來源：GB/T34118-2018，7.4]

3.5

1

T/DIPA11-2022

絕緣閘雙極晶體管insulatedgatebipolartransistor；IGBT

具有三個端子的可關斷半導體器件：一個閘極端子（G）和兩個負荷端子，即發射極（E）和集電

極（C）。

[來源：GB/T34118-2018，7.2]

3.6

續流二極體free-wheelingdiode；FWD

具有二極體特性的功率半導體器件。

注：每個續流二極體有兩個端子：一個陽極（A）和一個陰極（K）。續流二極體中的電流方向和與其反並聯的IGBT

中的電流方向相反。續流二極體具有應對由於IGBT開關作用導致的電流急劇下降問題的能力。

[來源：GB/T34118-2018，7.3]

3.7

開通能量turn-onenergy

Eon

單脈衝集電極電流開通期間，IGBT內部耗散的能量。

[來源：GB/T29332-2012，3.4.6]

3.8

關斷能量turn-offenergy

Eoff

單脈衝集電極電流關斷時間和尾部時間期間，IGBT內部耗散的能量。

[來源：GB/T29332-2012，3.4.7]

3.9

二極體反向恢復能量diodereverserecoveryenergy

Erec

二極體在關斷過程中耗散的能量。

[來源：GB/T35702.1-2017，3.4.5]

3.10

雙脈衝法double-pulsemethod

利用給功率器件施加2個連續脈衝得到的開關波形和功率模組模擬電流、電壓波形，計算得到功率

模組損耗的方法。

3.11

電測法electricalmeasurementmethod

採用電壓、電流測量結果計算功率模組損耗的方法。

3.12