含有源功率解耦的單相H橋逆變器綜合可靠性評估

唐君超杰，王浩然，馬思源，朱國榮，王 懷

（1.武漢理工大學自動化學院，武漢430070；2.奧爾堡大學能源技術學院，奧爾堡9220，丹麥）

含有源功率解耦的單相H橋逆變器綜合可靠性評估

唐君超杰1，王浩然2，馬思源1，朱國榮1，王 懷2

（1.武漢理工大學自動化學院，武漢430070；2.奧爾堡大學能源技術學院，奧爾堡9220，丹麥）

為抑制單相H橋變換器系統中直流側低頻紋波，近年來出現了許多功率解耦方法減小或消除DCLink電容，延長DC-Link壽命，提高其可靠性。然而，由于有源功率解耦引入了額外器件，且原有器件的應力也有所改變，因此，有必要對變換器級的可靠性進行綜合評估。基于2 kW的單相H橋逆變器，通過器件級的電-熱應力模型、壽命模型、Weibull分布得到器件級可靠性，并基于器件級可靠性，通過可靠性框圖（RBD）得到變換器級可靠性，與傳統無源解耦逆變器相比較，綜合評估帶兩種不同有源功率解耦的單相H橋逆變器可靠性。

H橋逆變器；熱應力；壽命預測；可靠性評估

引言

電解電容因其能量密度、成本等方面相較于薄膜電容更優秀的性能，而被廣泛應用于容性DCLink中。然而電解電容通常存在老化損壞的問題，針對此問題提出了許多減小或取代電解電容，并同時提高DC-Link可靠性的功率解耦方法［1，2］。

關于功率解耦的研究通常通過減小電容上紋波電流應力或減小所需DC-Link容值實現，例如添加額外控制方法或有源功率解耦模塊。基于有源電容的概念，有源功率解耦模塊在DC-Link側引入一個額外的有源電路，從而為脈動功率提供了一條流通路徑，以免其流經DC-Link電容［3，4］。……