氣溫波動對風(fēng)電變流器中功率器件壽命消耗的影響

張 軍，杜 雄，孫鵬菊，周雒維

（重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400030）

氣溫波動對風(fēng)電變流器中功率器件壽命消耗的影響

張 軍，杜 雄，孫鵬菊，周雒維

（重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400030）

風(fēng)電變流器中功率器件承受的熱載荷具有多時間尺度特性，具體可以劃分為基頻熱載荷和低頻熱載荷，不同時間尺度的熱載荷將導(dǎo)致不同的器件壽命消耗，因而需要分別進(jìn)行評估。氣溫的隨機(jī)波動會對熱載荷產(chǎn)生影響，因此在進(jìn)行器件壽命評估時應(yīng)考慮氣溫因素。然而現(xiàn)有的壽命評估方法受限于結(jié)溫計(jì)算方法，僅考慮風(fēng)速的變化而忽略了氣溫波動對壽命消耗的影響。因此，基于結(jié)溫?cái)?shù)值計(jì)算方法，利用Bayer壽命模型，以Lauswersoog和Valkenburg兩個風(fēng)電場2015年的氣溫和風(fēng)速數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，評估了計(jì)及氣溫下功率器件的可靠性，分析了氣溫波動對壽命消耗的影響。結(jié)果表明，長期的氣溫波動會增加器件的壽命消耗，并且氣溫波動主要影響低頻壽命消耗，而對基頻壽命消耗基本沒影響。

多時間尺度；熱載荷；氣溫；壽命評估

隨著風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，其對電網(wǎng)的影響也日益增加，因而對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高［1］。然而相關(guān)研究表明，功率變流器是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，亦是最易失效的部件［2］。變流器系統(tǒng)可靠性與各個組件密切相關(guān)，其故障在很大程度上是歸因于其應(yīng)用的功率器件絕緣柵雙極晶體管IGBT（insulated gate bipolar transistor）的失效［3］。……