IEC 62751-1:2014

IEC 62751-1 ®
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CONSOLIDATED VERSION
INTERNATIONAL
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NORME
INTERNATIONALE
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Power losses in voltage sourced converter (VSC) valves for high-voltage direct
current (HVDC) systems –
Part 1: General requirements
Pertes de puissance dans les valves à convertisseur de source de tension (VSC)
des systèmes en courant continu à haute tension (CCHT) –
Partie 1: Exigences générales
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Power losses in voltage sourced converter (VSC) valves for high-voltage direct

current (HVDC) systems –
Part 1: General requirements
Pertes de puissance dans les valves à convertisseur de source de tension (VSC)

des systèmes en courant continu à haute tension (CCHT) –

Partie 1: Exigences générales
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
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ICS 29.200; 29.240.99 ISBN 978-2-8322-5623-7

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REDLINE VERSION
VERSION REDLINE
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Power losses in voltage sourced converter (VSC) valves for high-voltage direct
current (HVDC) systems –
Part 1: General requirements
Pertes de puissance dans les valves à convertisseur de source de tension (VSC)
des systèmes en courant continu à haute tension (CCHT) –
Partie 1: Exigences générales
– 2 – IEC 62751-1:2014+AMD1:2018 CSV
© IEC 2018
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms and definitions . 6
3.1 Converter types . 7
3.2 Semiconductor devices . 7
3.3 Converter operating states . 8
3.4 Device characteristics . 8
3.5 Other definitions . 9
4 General conditions. 10
4.1 General . 10
4.2 Causes of power losses . 11
4.3 Categories of valve losses . 11
4.4 Operating conditions . 12
4.4.1 General . 12
4.4.2 Reference ambient conditions . 12
4.4.3 Reference a.c. system conditions . 12
4.4.4 Converter operating states. 12
4.4.5 Treatment of redundancy . 13
4.5 Use of real measured data . 13
4.5.1 General . 13
4.5.2 Routine testing . 13
4.5.3 Characterisation testing . 13
5 Conduction losses . 14
5.1 General . 14
5.2 IGBT conduction losses . 16
5.3 Diode conduction losses . 16
5.4 Other conduction losses . 17
6 D.C. voltage-dependent losses . 17
7 Losses in d.c. capacitors . 18
8 Switching losses . 18
8.1 General . 18
8.2 IGBT switching losses . 19
8.3 Diode switching losses . 20
9 Other losses . 21
9.1 Snubber circuit losses . 21
9.2 Valve electronics power consumption. 21
10 Total valve losses per converter substation . 22
Annex A (informative) Determination of power losses in other HVDC substation
equipment . 25
A.1 General . 25
A.2 Guidance for calculating losses in each equipment . 25
A.2.1 Circuit breaker . 25
A.2.2 Pre-insertion resistor . 25
A.2.3 Line side harmonic filter . 26

© IEC 2018
A.2.4 Line side high frequency filter . 26
A.2.5 Interface transformer . 27
A.2.6 Converter side harmonic filter . 27
A.2.7 Converter side high frequency filter . 27
A.2.8 Phase reactor . 27
A.2.9 VSC unit . 27
A.2.10 VSC d.c. capacitor . 27
A.2.11 D.C. harmonic filter . 27
A.2.12 Dynamic braking system . 28
A.2.13 Neutral point grounding branch . 28
A.2.14 D.C. reactor . 28
A.2.15 Common mode blocking reactor . 28
A.2.16 D.C. side high frequency filter . 28
A.2.17 D.C. cable or overhead transmission line . 29
A.3 Auxiliaries and station service losses .
...

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Edition 1.2 2022-03
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current (HVDC) systems –
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des systèmes en courant continu à haute tension (CCHT) –
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Power losses in voltage sourced converter (VSC) valves for high-voltage direct
current (HVDC) systems –
Part 1: General requirements
Pertes de puissance dans les valves à convertisseur de source de tension (VSC)
des systèmes en courant continu à haute tension (CCHT) –
Partie 1: Exigences générales
– 2 – IEC 62751-1:2014+AMD1:2018
+AMD2:2022 CSV © IEC 2022
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms and definitions . 6
3.1 Converter types . 7
3.2 Semiconductor devices . 7
3.3 Converter operating states . 8
3.4 Device characteristics . 8
3.5 Other definitions . 9
4 General conditions. 10
4.1 General . 10
4.2 Causes of power losses . 11
4.3 Categories of valve losses . 12
4.4 Operating conditions . 12
4.4.1 General . 12
4.4.2 Reference ambient conditions . 12
4.4.3 Reference a.c. system conditions . 12
4.4.4 Converter operating states. 12
4.4.5 Treatment of redundancy . 13
4.5 Use of real measured data . 13
4.5.1 General . 13
4.5.2 Routine testing . 13
4.5.3 Characterisation testing . 14
5 Conduction losses . 14
5.1 General . 14
5.2 IGBT conduction losses . 17
5.3 Diode conduction losses . 17
5.4 Other conduction losses . 17
6 D.C. voltage-dependent losses . 18
7 Losses in d.c. capacitors . 18
8 Switching losses . 19
8.1 General . 19
8.2 IGBT switching losses . 19
8.3 Diode switching losses . 21
9 Other losses . 22
9.1 Snubber circuit losses . 22
9.2 Valve electronics power consumption. 22
10 Total valve losses per converter substation . 23
Annex A (informative) Determination of power losses in other HVDC substation
equipment . 26
A.1 General . 26
A.2 Guidance for calculating losses in each equipment . 26
A.2.1 Circuit breaker . 26
A.2.2 Pre-insertion resistor . 27
A.2.3 Line side harmonic filter . 27

+AMD2:2022 CSV © IEC 2022
A.2.4 Line side high frequency filter . 28
A.2.5 Interface transformer . 28
A.2.6 Converter side harmonic filter . 28
A.2.7 Converter side high frequency filter . 28
A.2.8 Phase reactor . 28
A.2.9 VSC unit . 28
A.2.10 VSC d.c. capacitor . 28
A.2.11 D.C. harmonic filter . 29
A.2.12 Dynamic braking system . 29
A.2.13 Neutral point grounding branch . 29
A.2.14 D.C. reactor . 29
A.2.15 Common mode blocking reactor .
A.2.16 D.C. side high frequency filter . 30
A.2.17 D.C. cable or overhead transmission line . 30
A.3 Auxiliaries and station service losses . 30
Bibliography . 31

Figure 1 – On-state voltage of an IGBT or diode . 15
Figure 2 – Piecewise-linear representation of IGBT or diode on-state voltage . 16
Figure 3 – IGBT switching energy as a function of collector current . 20
Figure 4 – Diode recovery energy as a function of current . 21
Figure A.1 – Major components that may be found in a VSC substation . 27

Table 1 – Matrix indicating the relationship of
...