GB/T37660-2019
柔性直流输电用电力电子器件技术规范
Technicalspecificationofpowerelectronicdevicesforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)transmissionusingvoltagesourcedconverters(VSC)
- 中国标准分类号（CCS）K46
- 国际标准分类号（ICS）31.080.30
- 实施日期2020-01-01
- 文件格式PDF
- 文本页数15页
- 文件大小877.35KB
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柔性直流输电用电力电子器件技术规范
国家标准 GB/T37660一2019 柔性直流输电用电力电子器件技术规范 Iechniealspeeificationofpowerelectronicdeyieesforhigh-votagedireetceurrent HVDC)transmissionusingvoltagesoureedconverters(VSC) 2019-06-04发布 2020-01-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/37660一2019 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 额定值和特性 4.1额定值 4.2特性 5 试验 5.1例行试验 5.2型式试验 6 标志和订货单 6.1标志 6.2订货单 12
GB/37660一2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由电器工业协会提出
本标准由全国输配电用电力电子器件标准化技术委员会(SAC/TC413)归口
本标准起草单位:全球能源互联网研究院有限公司、西安电力电子技术研究所、西安高压电器研究 院有限责任公司、国家电网有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、西安爱派科电力电子有限公 司、英飞凌科技()有限公司、南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心、威海新佳 电子有限公司、嘉兴斯达半导体股份有限公司、许继集团有限公司、国网经济技术研究院有限公司,西安 中车永电电气有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司、西安西电电气研究院有限责任公司、国网 江苏省电力有限公司、国网四川省电力公司电力科学研究院、中车永济电机有限公司
本标准起草人李强、许韦华、蔚红旗、杨晓辉、王恒、罗溯、饶宏.张立、吕锋、陈子颖,唐金昆 也连波、戴志展、梅念、李探、黄熹东,、陈俊,王奔、魏伟、罗雨、黄莹、夏克鹏、于凯、盛俊毅、党瑞、史明明 徐晓铁、甘德刚、王昭,董添华、刘隆晨
GB/37660一2019 柔性直流输电用电力电子器件技术规范 范围 本标准规定了柔性直流输电用电力电子器件的术语和定义、额定值和特性,试验、标志和订货单
本标准适用于柔性直流输电用IGBT-二极管对,柔性直流输电用其他类型的全控型电力电子器件 也可参照执行
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
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GB/T4023一2015半导体器件分立器件和集成电路第2部分;整流二极管 GB/T29332一2012半导体器件分立器件第9部分:绝缘栅双极晶体管(IGBT) GB/T34118一2017高压直流系统用电压源换流器术语 IEC60747-15;2010半导体器件分立器件第15部分;绝缘功率半导体器件(Semicond ductor devicesDiscretedevicesPart15:Isolatedpowersemiconductordevices 术语和定义 GB/T293322012,GB/341182017和GB/T4023一2015界定的以及下列术语和定义适用于 本文件
3.1 GBr-二极管对IGBT-diodepair 1GBT和与其反并联的续流二极管的组合
[[GB/T341182017,定义7.4打] 3.2 五周波正向浪涌电流iveeyeesurgeforwarderemt Ise -种具有图1中的波形、持续5个工频周期的二极管正向电流
注该电流由于电路条件异常(例如故障)引起,导致器件结温超过或可能超过最大额定值,但该电流在器件工作寿 命期内出现的次数有限
说明: IrsMs 五周波正向浪涌电流; 脉冲宽度
图1五周波正向浪涌电流波形
GB/T37660一2019 额定值和特性 4.1额定值 4.1.1IGBT的额定值 制造商应提供符合表1规定的IGBT额定值
表1IGBr的额定值 参数值 序号 单位 项目 符号 规定条件 最小值典型值最大值 结温 T 贮存温度 Tg 电压(规定的时间,频率,温度等条件下 3.1 集电极-发射极电压 Ve8 室温;栅极-发射极短路 3.2栅极-发射极电压 Va 室温;集电极-发射极短路 室温;施加的交流半波电压频率和方 3.3 绝缘电压 Vanl 均根值;试验持续时间 电流(规定的时间、频率,温度等条件下 ！ 4.1 集电极电流 4.2 集电极峰值电流 Ie T;试验持续时间 T;通态电流值及波形参数;试验持 通态过载电流 4.3 low 续时间 T;通态电流值及波形参数;试验持 管壳不破裂峰值电流 IRsM 续时间 提供IGBT关断期间的短 时间内能同时承受集电 极电流和集电极-发射极 反偏安全工作区 RES(OA T;栅极-发射极电压值 电压而不失效的区域的 图见GB/T29332 2012,定义3.3.16 提供由短路持续时间和 负载短路条件下不可超 T 过的集电版-发射版电压 ,;栅极-发射极电压值;施加的集电 短路安全工作区 SCSOA -对量值给出的区域的极-发射极电压值;试验持续时间 图见GB/T29332 2012,定义3.3.17 注;“、”表示应提供;“/”表示无规定内容
GB/37660一2019 4.1.2二极管的额定值 制造商应提供符合表2规定的二极管额定值
表2 二 二极管的额定值 参数值 符号 序号 项目 单位 规定条件 最小值典型值最大值 额定结温 T 贮存温度 T，m 电压规定的时间、频率、温度等条件下 3.1 反向重复峰值电压 室温 R 室温;施加的交流半波电压频率和方 V 绝缘电压 3.2 均根值;试验持续时间 电流(规定的时间、频率,温度等条件下 ！ 4.1 正向电流 ;正向重复峰值电流和波形参数; 4.2 正向重复峰值电流 IRM 频率 4.3 正向浪涌电流 Is T,;正向浪涌电流值;浪涌次数和每 次浪涌的周波数 r'，俏 4.4 It T;五周波正向浪涌电流值;脉冲 五周波正向浪涌电流 4.5 ls6 宽度 提供二极管反向恢复期 间的短时间内能同时承 受反向电流和反向电压 T;一/山r 安全工作区 SO)A 而不失效的区域的图分 别以反向电流和反向电 压为维度 注“、/"表示应提供;“/"表示无规定内容
4.2特性 4.2.1ICGBT的特性 制造商应提供符会表3规定的GBr特性
GB/T37660一2019 表3IGBT的特性 数值 序号 项目 符号 单位 规定条件 最小值典型值最大值 集电极-发射极击穿电压V 室温;栅极-发射极短路 RcEs 室温和T,;集电极电流值;栅极-发射 集电极-发射极他和电压Vek 极电压值 室温;集电极-发射极电压值;集电极 栅极-发射极阔值电压 VoEsy 电流值 室温和T,;集电极-发射极电压值;栅 集电极截止电流 IcEs 极-发射极短路 栅极漏电流 T;栅极-发射极电压值 mA IEs nF 输人电容 C 室温;集电极-发射极电压值;棚极-发 输出电容(适用时 C nF 射极电压值;频率 反向传输电容 C， nF T;集电极电流值;栅极-发射极电 nEF 栅极电荷 Qa 压值 T,;集电极电流值;栅极-发射极电 栅极内阻 m！ 压值 11 开通期间的各时间间隔和开通能量 1.1开通能量 E ml 室温和T,;集电极电流值;集电极-发 11.2上升时间 射极电压值;栅极-发射极电压值;电 ns 感性负载 1.3开通延迟时间 ten ns 12 关断期间的各时间间隔和关断能量 12.1关断能量 E m f 室温和T,;集电极电流值;集电极-发 12.2 关断延迟时间 ns lloff 射极电压值;栅极-发射极电压值;电 12.3 下降时间 ns 感性负载 12.4尾部时间(适用时 ns 13 结-壳热阻 Ro K/kw 结-壳瞬态热阻抗(瞬态 提供对应的图 热阻抗最大值与耗散 GB/T293322012 包 Zr" 功率阶跃变化后的时 中的6.3.13) 间的曲线图或表达式) 注“、”表示应提供;“/”表示无规定内容
二极管的特性 4.2.2 制造商应提供符合表4规定的二极管特性
GB/37660一2019 表4二极管的特性 参数值 序号 项目 符号 单位 规定条件 最小值典型值最大值 正向电压 V 室温和T;正向电流值 反向恢复峰值电流 1RM 恢复电荷 r,正向电流值;一di/d;电感性负载 Q C 反向恢复时间 t 4s K/kw 结-壳热阻 R 结-壳瞬态热阻抗(瞬态 提供对应的图 热阻抗最大值与耗散 Zro 见GB/T4023一2015中 功率阶跃变化后的时 的7.2.2.3和附录A 间的曲线图或表达式 注“、”表示应提供;“/"表示无规定内容 试验 S 5.1例行试验 5.1.1概述 例行试验项目见表5
其中,l7项应按照GB/T293322012规定的例行试验要求进行,8~10项 应按照GB/T4023一2015规定的例行试验要求进行,第11项应按照IEC60747-15:2010规定的接线 端-外壳间绝缘电压试验要求进行
试验对象和合格判据应符合GB/T29332一2012,GB/T4023 2015,IEC60747-15;2010中相应的规定
表5例行试验项目 器件类型 试验项目 对应条款 序号 集电极-发射极电压 5.l.2 集电极-发射极饱和电压 5.l.3 栅极-发射极阔值电压 5.l.4 IGBT 5.1.5 集电极截止电流 栅极漏电流 5.1.6 开通期间的各时间间隔和开通能量 5.1.7 关断期间的各时间间隔和关断能量 5.l.8 正向电压 5.1.9 二极管 反向恢复峰值电流 5.1.10 恢复电荷和反向恢复时间 l0 5.l.l1l 1GBT-二极管对 5.1.12 1l1 接线端-外壳间绝缘电压
GB/T37660一2019 5.1.2集电极-发射极电压试验 按GB/T293322012中6.2.1的规定
5.1.3集电极-发射极饱和电压试验 按GB/T29332一2012中6.3.2的规定 5.1.4栅极-发射极阔值电压试验 按GB/T293322012中6.3.3的规定
5.1.5集电极截止电流试验 按GB/T29332一2012中6.3.4的规定
5.1.6栅极漏电流试验 按GB/T29332一2012中6.3.5的规定
5.1.7开通期间的各时间间隔和开通能量试验 按GB/T293322012中6.3.11的规定
5.1.8关断期间的各时间间隔和关断能量试验 按GB/T293322012中6.3.12的规定
5.1.9正向电压试验 按GB/T4023一2015中7.1.2的规定
5.1.10反向恢复峰值电流试验 按GB/T40232015中7.l.4的规定
5.1.11恢复电荷和反向恢复时间试验 按GB/T4023一2015中7.1.5的规定
5.1.12接线端-外壳间绝缘电压试验 按IEC60747-15:2010中6.1的规定
5.2型式试验 5.2.1概述 型式试验项目见表6
试验时的规定条件和数值应符合GB/T29332-2012,G;B/T4023一2015、 IEC60747-15:2010中相应试验的要求以及订货合同规定
型式试验应在完好的试品上进行.以确定器件参数表中主要额定值和特性是否符合相应要求
GB/37660一2019 表6型式试验项目 器件类型 对应条款 序号 试验项目 集电极-发射极电压 5.2.2 栅极-发射极电压 5.2.3 集电极电流 5,2,4 集电极峰值电流 5.2.5 通态过载电流 5.2.6 短路安全工作区 5.2.7 5.2.8 反偏安全工作区 集电极-发射极饱和电压 5,2.9 栅极-发射极阔值电压 5.2.10 l0 GBT 集电极截止电流 5.2.ll 5.2.12 栅极漏电流 12 输人电容 5.2.13 13 输出电容 5.2.14 14 5.2.15 开通期间的各时间间隔和开通能量 15 关断期间的各时间间隔和关断能量 5.2.l6 16 结-壳热阻 5.2.17 17 5.2.18 高温阻断 18 高温栅极偏置 5.2.19 19 5.2.20 间歇工作寿命(负载循环 20 5.2.21 正向电压 21 反向恢复峰值电流 5.2.22 22 恢复电荷和反向恢复时间 5.2.23 23 55.2.24 二极管 正向浪涌电流 24 五周波正向浪涌电流 5.2.25 25 热阻和瞬态热阻抗 5.2.26 26 5.2.2r 热循环负载 27 接线端-外壳间绝缘电压 5.2.28 GBT-二极管对 28 管壳不破裂(D) 5.2.29 注标有(D)的试验是破坏性的
5.2.2集电极-发射极电压试验 按GB/29332一2012中6.2.1的规定
5.2.3栅极-发射极电压试验 按GB/T29332一2012中6.2.2的规定
GB/T37660一2019 5.2.4集电极电流试验 按GB/T29332一2012中6.2.3的规定
5.2.5集电极峰值电流试验 按GB/T293322012中6.2,4的规定
5.2.6通态过载电流试验 5.2.6.1试验目的 在规定条件下,检验IGBT的集电极过电流能力不低于通态过载电流额定值!a
5.2.6.2试验电路 试验电路和波形分别如图2和图3所示
DU ra0 说明 DUT 试品 集电极电流; Ie 电路保护电阻器 R 栅极电阻器; v 电压源电压; V 栅极电压; VO -棚极脉冲电压
图2IGBT通态过载电流试验电路 IO 说明: 通态过载电流 Iom 脉冲宽度
图3IGBT通态过载电流波形 5.2.6.3试验程序 试验程序如下 a 设定管壳温度和栅极-发射极电压为规定值
增加电压源电压V使集电极电流l
达到额定 值low;
GB/37660一2019 b)在规定的开关时刻,施加规定的开关次数
试验中,监测Ve和le,DUT应关断low且集电极-发射极电压不超过Vcs的额定值,则通态过载 电流能力得到验证
5.2.6.4规定条件 应规定的条件如下: 管壳温度T; 通态过载电流Io); 栅极-发射极电压(脉冲宽度/开关次数和开关时刻); -栅极电阻器R的电阻值
5.2.7短路安全工作区试验 按GB/T293322012中6,2.5的规定
5.2.8反偏安全工作区试验 按GB/T293322012中6.2.6的规定
5.2.9集电极-发射极饱和电压试验 按GB/T293322012中6.3.2的规定 5.2.10栅极-发射极阔值电压试验 按GB/T29332一2012中6.3.3的规定
5.2.11集电极截止电流试验 按GB/T29332一2012中6.3.4的规定
5.2.12栅极漏电流试验 按GB/T293322012中6.3.5的规定
5.2.13输入电容试验 按GB/T29332一2012中6.3.6的规定
5.2.14输出电容试验 按GB/T29332-2012中6.3.7的规定
5.2.15开通期间的各时间间隔和开通能量试验 按GB/T29332一2012中6.3.11的规定
5.2.16关断期间的各时间间隔和关断能量试验 按GB/T29332一2012中6.3.12的规定
5.2.17结-壳热阻试验 按GB/T29332一2012中6.3.13的规定
GB/T37660一2019 5.2.18高温阻断试验 按GB/T29332一2012中7.2.5.1的规定
5.2.19高温栅极偏置试验 按GB/T29332一2012中7.2.5.2的规定 5.2.20间歇工作寿命(负载循环)试验 按GB/T29332一2012中7.2.5.3的规定
5.2.21正向电压试验 按GB/T4023一2015中7.1.2的规定 5.2.22反向恢复峰值电流试验 按GB/T4023一2015中7.1.4的规定 5.2.23恢复电荷和反向恢复时间试验 按GB/T4023一2015中7.1.5的规定 5.2.24正向浪涌电流试验 按GB/T4023一2015中7.3.1的规定
5.2.25五周波正向浪涌电流试验 5.2.25.1试验目的 在规定条件下,检验二极管的五周波正向浪涌电流额定值
5.2.25.2试验电路 试验电路如图4所示 s DUn c 说明: C 储能电容器 C 储能电容器; DUT 试品; 二极管五周波正向浪涌电流; Ipse 电抗器; n 电抗器; 电子式功率开关; S -晶闸管或其他电子式功率开关; Ve 电压源电压
图4二极管五周波正向浪涌电流试验电路 10
GB/37660一2019 5.2.25.3试验程序 试验程序如下: 设定管壳温度为规定值
调整电压源电压Ve,使五周波正向浪涌电流到规定值， aa b)闭合开关S和S.,对试品DUT中的二极管施加规定的五周波正向浪涌电流
试验后,通过测量规定的限值,得到二极管承受五周波正向浪涌电流能力的验证
5.2.25.4规定条件 应规定的条件如下 -管壳温度T 五周波正向浪涌电流值I SM5; 脉冲宽度tp; 试验后的测量限值 5.2.26热阻和瞬态热阻抗试验 按GB/T4023一2015中7.2.2的规定
5.2.27热循环负载试验 按GB/T40232015中7.4.6的规定
5.2.28接线端-外壳间绝缘电压试验 按IEC60747-15:2010中6.1的规定
5.2.29管壳不破裂试验(可选试验 按GB/T293322012中附录D的规定
标志和订货单 6. 标志 6.1.1产品上的标志 产品上的标志包括: 产品型号 aa 端子识别标志; b c 制造商名称或商标; d 产品批号和编号
6.1.2包装盒上的标志 包装盒上的标志包括 产品型号 aa b)制造商名称或商标; 产品批号和编号; 11
GB/T37660一2019 防雨标志
6.2订货单 订货单上应写明产品型号和其他必要的内容 12
柔性直流输电用电力电子器件技术规范GB/T37660-2019
柔性直流输电是指在高压直流输电系统中采用电力电子器件来实现灵活控制电压和功率。与传统交流输电相比，它具有较低的能量损耗、更高的电力传输效率、更好的稳定性和可靠性等优点。
然而，由于柔性直流输电系统中使用的电力电子器件种类繁多，技术难度较高，缺乏统一的技术规范会导致电力系统的不稳定和不安全。因此，《柔性直流输电用电力电子器件技术规范》(GB/T37660-2019)的出台，对于规范柔性直流输电用电力电子器件技术具有非常重要的意义。
GB/T37660-2019标准中规定了柔性直流输电系统所需的各种电力电子器件的技术要求、参数及测试方法等内容。其中包括了柔性直流输电系统所需的各种电力电子器件，如整流器、逆变器、换流器、断路器和接地开关等。此外，标准还详细描述了这些器件应遵循的安全性和环境保护方面的要求。
值得一提的是，该标准中还规定了针对某些特殊应用（例如海上风电场、寒冷地区等）的额外技术要求。这些特别的应用环境需要使用不同的材料和更高的技术要求，以确保设备在恶劣的环境下仍能正常工作。
总之，《柔性直流输电用电力电子器件技术规范》(GB/T37660-2019)的出台，为柔性直流输电技术的发展提供了重要的支持。标准中规定的统一技术要求，将为相关企业和机构提供参考和指导，推动柔性直流输电技术的进一步发展和普及。
