GB/T 37660-2019 柔性直流输电用电力电子器件技术规范

　　ICS 3 1 . 080 . 30 K 46

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 37660—2019

　　柔性直流输电用电力电子器件技术规范

　　Technicalspecificationofpowerelectronicdevicesforhigh-voltagedirectcurrent

　　(HVDC)transmissionusingvoltagesourcedconverters(VSC)

　　2019-06-04 发布 2020-01-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 37660—2019

　　GB/T 37660—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国电器工业协会提出。

　　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/TC 413)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(中国)有限公司、中国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 湘、饶 宏、张 立、吕 铮、陈 子 颖、唐 金 昆、乜连波、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、徐晓轶、甘德刚、王昭、董添华、刘隆晨。

　　GB/T 37660—2019

　　柔性直流输电用电力电子器件技术规范

　　1 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。

　　2 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。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 4023—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/T 29332—2012 半导体器件 分立器件 第 9 部分：绝缘栅双极晶体管(IGBT)

　　GB/T 34118—2017 高压直流系统用电压源换流器术语

　　IEC 60747-15 : 2010 半导体器件 分立器件 第 15 部分：绝缘功率半导体器件(Semiconductor devices—Discrete devices—Part 15 : Isolated power semiconductor devices)

　　3 术语和定义

　　GB/T 29332—2012、GB/T 34118—2017 和 GB/T 4023—2015 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　IGBT-二极管对 IGBT-diodepair

　　IGBT 和与其反并联的续流二极管的组合。

　　[GB/T 34118—2017,定义 7 . 4]

　　3.2

　　五周波正向浪涌电流 five-cyclesurgeforwardcurrent

　　IFSM5

　　一种具有图 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：

　　IFSM5 — 五周波正向浪涌电流;

　　tp —脉冲宽度。

　　图 1 五周波正向浪涌电流波形

　　GB/T 37660—2019

　　4 额定值和特性

　　4 . 1 额定值

　　4 . 1 . 1 IGBT的额定值

　　制造商应提供符合表 1 规定的 IGBT额定值。

　　表 1 IGBT的额定值

　　GB/T 37660—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 二极管的额定值

　　4 . 2 特性

　　4.2. 1 IGBT的特性

　　制造商应提供符合表 3 规定的 IGBT特性。

　　GB/T 37660—2019

　　表 3 IGBT的特性

　　4 . 2 . 2 二极管的特性

　　制造商应提供符合表 4 规定的二极管特性。

　　GB/T 37660—2019

　　表 4 二极管的特性

　　5 试验

　　5 . 1 例行试验

　　5 . 1 . 1 概述

　　例行试验项目见表 5 。其中，1~7 项应按照 GB/T 29332—2012 规定的例行试验要求进行，8~10 项应按照 GB/T 4023—2015 规定的例行试验要求进行，第 11 项应按照 IEC 60747-15 : 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/T 29332—2012、GB/T 4023 — 2015、IEC 60747-15 : 2010 中相应的规定 。

　　表 5 例行试验项目

　　GB/T 37660—2019

　　5 . 1 . 2 集电极-发射极电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 2 . 1 的规定 。

　　5 . 1 . 3 集电极-发射极饱和电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 2 的规定 。

　　5 . 1 . 4 栅极-发射极阈值电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 3 的规定 。

　　5 . 1 . 5 集电极截止电流试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 4 的规定 。

　　5 . 1 . 6 栅极漏电流试验

　　按 GB/T 29332—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/T 29332—2012 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/T 29332—2012 中 6 . 3 . 12 的规定 。

　　5 . 1 . 9 正向电压试验

　　按 GB/T 4023—2015 中 7 . 1 . 2 的规定 。

　　5 . 1 . 10 反向恢复峰值电流试验

　　按 GB/T 4023—2015 中 7 . 1 . 4 的规定 。

　　5 . 1 . 1 1 恢复电荷和反向恢复时间试验

　　按 GB/T 4023—2015 中 7 . 1 . 5 的规定 。

　　5 . 1 . 12 接线端-外壳间绝缘电压试验

　　按 IEC 60747-15 : 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/T 29332—2012、GB/T 4023—2015 、 IEC 60747-15 : 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。

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　　表 6 型式试验项目

　　5 . 2 . 2 集电极-发射极电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 2 . 1 的规定 。

　　5 . 2 . 3 栅极-发射极电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 2 . 2 的规定 。

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　　5 . 2 . 4 集电极电流试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 2 . 3 的规定 。

　　5 . 2 . 5 集电极峰值电流试验

　　按 GB/T 29332—2012 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 I( OV) 。

　　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。

　　说明：

　　DUT — 试品;

　　IC — 集电极电流;

　　R1 — 电路保护电阻器;

　　R2 — 栅极电阻器; VCC — 电压源电压;

　　VG — 栅极电压;

　　VGG — 栅极脉冲电压。

　　图 2 IGBT通态过载电流试验电路

　　说明：

　　I(OV) —通态过载电流;

　　tp —脉冲宽度。

　　图 3 IGBT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 VCC 使集电极电流 IC 达到额定值 I( OV) ;

　　GB/T 37660—2019

　　b ) 在规定的开关时刻，施加规定的开关次数。

　　试验中，监测VCE 和 IC, DUT应关断 I(OV)且集电极-发射极电压不超过 VCES 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 Tc ;

　　— 通态过载电流 I( OV) ;

　　— 栅极-发射极电压(脉冲宽度 tp 、开关次数和开关时刻);

　　— 栅极电阻器 R2 的电阻值。

　　5 . 2 . 7 短路安全工作区试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 2 . 5 的规定 。

　　5 . 2 . 8 反偏安全工作区试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 2 . 6 的规定 。

　　5 . 2 . 9 集电极-发射极饱和电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 2 的规定 。

　　5 . 2 . 10 栅极-发射极阈值电压试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 3 的规定 。

　　5 . 2 . 1 1 集电极截止电流试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 4 的规定 。

　　5 . 2 . 12 栅极漏电流试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 5 的规定 。

　　5 . 2 . 13 输入电容试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 6 的规定 。

　　5 . 2 . 14 输出电容试验

　　按 GB/T 29332—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/T 29332—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/T 29332—2012 中 6 . 3 . 12 的规定 。

　　5 . 2 . 17 结-壳热阻试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 6 . 3 . 13 的规定 。

　　GB/T 37660—2019

　　5 . 2 . 18 高温阻断试验

　　按 GB/T 29332—2012 中 7 . 2 . 5 . 1 的规定 。

　　5 . 2 . 19 高温栅极偏置试验

　　按 GB/T 29332—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/T 29332—2012 中 7 . 2 . 5 . 3 的规定 。

　　5 . 2 . 2 1 正向电压试验

　　按 GB/T 4023—2015 中 7 . 1 . 2 的规定 。

　　5 . 2 . 22 反向恢复峰值电流试验

　　按 GB/T 4023—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/T 4023—2015 中 7 . 1 . 5 的规定 。

　　5 . 2 . 24 正向浪涌电流试验

　　按 GB/T 4023—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。

　　说明：

　　C1 — 储能电容器;

　　C2 — 储能电容器;

　　DUT — 试品;

　　IFSM5 —二极管五周波正向浪涌电流;

　　L1 — 电抗器;

　　L2 — 电抗器;

　　S1 — 电子式功率开关;

　　S2 — 晶闸管或其他电子式功率开关;犞CC — 电压源电压。

　　图 4 二极管五周波正向浪涌电流试验电路

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　　5 . 2 . 25 . 3 试验程序

　　试验程序如下：

　　a) 设定管壳温度为规定值。 调整电压源电压VCC,使五周波正向浪涌电流到规定值;

　　b ) 闭合开关 S1 和 S2 ,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 Tc ;

　　— 五周波正向浪涌电流值 IFSM5 ;

　　— 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/T 4023—2015 中 7 . 2 . 2 的规定 。

　　5 . 2 . 27 热循环负载试验

　　按 GB/T 4023—2015 中 7 . 4 . 6 的规定 。

　　5 . 2 . 28 接线端-外壳间绝缘电压试验

　　按 IEC 60747-15 : 2010 中 6 . 1 的规定 。

　　5 . 2 . 29 管壳不破裂试验(可选试验)

　　按 GB/T 29332—2012 中附录 D 的规定。

　　6 标志和订货单

　　6 . 1 标志

　　6 . 1 . 1 产品上的标志

　　产品上的标志包括：

　　a) 产品型号;

　　b ) 端子识别标志;

　　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：

　　a) 产品型号;

　　b ) 制造商名称或商标;

　　c) 产品批号和编号;

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　　d) 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。