IGBT模块CM1800DY-34S风电变流器设计准则

本设计中采用三菱New MPD系列IGBT模块构成1MW全功率IGBT变流器的功率组件，所采用的IGBT型号为CM1800DY-34S，主要参数为1700V/1800A。功率组件的主要技术参数如下：
额定容量： 690kVA
额定输出电压： 690Vrms
输出电压范围： 0～760Vrms
输出频率范围： 20～100Hz（输出频率小于20Hz需联系厂家）
额定输出电流： 1000Arms
过载倍数： 115%/60s
过流保护方式： 125%/速断
中间直流电压： 1100V
最高电压： 1250V
额定直流电流： 627A
DC支撑电容： 薄膜电容
器件开关频率： <=3kHz
驱动方式： 电信号驱动
组件效率： >99%
噪声等级： <60dB（1米处测量）
冷却方式： 水冷，50%纯净水+50%乙二醇
冷却水流量： 8L/min
进水压力： <3Bar
测试压力： 10Bar/60s
进出水压差： <1Bar
进水温度： 进水口水温<50℃满功率运行，50～60℃降额运行，>60℃超温保护跳闸
工作环境温度： 常温型：－20℃～＋45℃
低温型：－40℃～＋45℃
贮存温度： -40℃— 70℃
相对湿度： ≤ 95%，无凝露
海拔高度： <2000m（超过2000m，需降额使用）
大气压力： 79.5 kPa～106 kPa
防护等级： IP00
1）功率组件绝缘电阻设计标准
绝缘电阻试验电压等级如下表所示： 本功率组件中，直流侧电压为1100V，交流侧电压为690V，因此选择绝缘电阻试验电压等级为2500V。测试中，功率组件各独立电路与外露的可导电部分之间，以及与各独立电路之间，采用2500V直流兆欧表，测量其绝缘电阻应不小于5MΩ。
2）功率组件介质强度设计标准
介质强度试验电压等级如下表所示： 本设计中，直流侧电压为1100V，交流侧电压为690V，因此工频交流试验电压值选择为2500Vac；如采用直流试验电压，其值应为规定的工频交流试验电压值的2 倍，即为3500Vdc。试验过程中，任一被试电路施加电压时，其余电路等电位互联接地。功率组件应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。
3）电气间隙和爬电距离设计标准
在不同电压等级下，电气设备的电气间隙和爬电距离允许值如下表所示： 本设计中交流额定电压为690V，因此主电路的各个导电部件之间及主电路与地（外壳）之间的电气间隙应大于12mm，爬电距离应大于22mm。
4）各部件极限温升设计标准
功率组件各部位的极限温升如下表所示： 因此在设计中应满足在额定运行条件下各元件热稳定后，功率组件中非连接处母线铜排温升小于35K，连接处母线铜排温升小于55K。