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摘要
基于SiC器件的中压变换器因外部绝缘问题限制了其功率密度的提高,迫切需要研究其外部绝缘设计与评估方法。本文首先提出了一种基于硅光电倍增管的局部放电光学检测传感器;然后,利用此传感器研究了2种外部绝缘结构在PWM激励下的局部放电(partial discharge, PD)特性,并总结了普适的电力电子高压绝缘设计建议;最后,以Si C中压变换器中2个关键绝缘部件的设计评估作为实例,利用所提传感器进行绝缘考核性试验。结果表明:Si PM光学传感器具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,适合PWM激励下的电力电子应用;2种典型外部放电缺陷下,PD起始电压均随着器件开关切换速度和频率的提高而降低;对于沿面放电,PD脉冲主要分布于PWM激励的上升和下降沿,而对于尖端放电,PD脉冲主要存在于PWM激励的平坦区;实例结果验证了所提传感器在功率变换器绝缘系统离线评估甚至未来在线监测应用中的可行性。提出的电力电子绝缘设计建议和评估方法,对未来中压高功率密度变换器的绝缘设计与评估具有借鉴意义。
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单位电力设备电气绝缘国家重点实验室; 西安交通大学
