考虑退化状态的功率器件寿命预测研究

《考虑退化状态的功率器件寿命预测研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、考虑退化状态的功率器件寿命预测研究摘要：功率变流器是风机系统的核心组件，其可靠性直接影响风电系统的可靠性。风电变流器中主要的失效部件是IGBT模块，因此对IGBT模块进行寿命预测可以提高整个风电系统的可靠性。首先讨论变流器电热耦合模型中的退化参数，然后基于LESIT寿命预测模型和雨流循环计数法提出考虑IGBT模块退化状态的寿命预测方法。文中以1.2MW风力发电系统为例，预测丫网侧风电变流器中IGBT模块的寿命，并对比分析了是否考虑模块的退化状态对寿命预测结果的影响。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研宄使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有

2、，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息，如果需要分享，请保留本段说明。关键词：寿命预测；退化状态；电热耦合模型；IGBT中图分类号：TN626?34；TM46文献标识码：A文章编号：10047373X(2017)14?0132?04Abstract：Powerconverterisacrucialcomponentofthewindturbinegeneratorsystem，anditsreliabilityinfluencethereliabilityofthewindpowersystemdirectly.TheIGBTmoduleisthemainp

3、ossiblefailurepartinthewindpowerconverters,sopredictingthelifetimeofIGBTcanimprovethereliabilityoftheentirewindpowersystem.Thedegradationparametersoftheconverterclcctro?thcrmalmodelarcdiscussed.ThelifetimepredictionmethodconsideringthedegradationstateofIGBTisproposedbasedontheLESITmodelan

4、drain?flowcyclecountingmethod.A1.2MWwindenergyconversionsystemistakenasastudyexample,thelifetimeofIGBTmoduleingridsideconverterispredicted,andthetwolifetimepredictionresultswhichconsidersanddoesnotconsiderthedegradationstatearecompared.Keywords:lifetimeprediction；degradationstate；electro?

5、thermalmodel；IGBT0引言近年来，风力发电技术有了飞速发展，世界风电装机容量不断上升，对整个电网的影响也随之增大，为了提高电网整体的可靠性，迫切需要提高风力发电系统的可靠性。1993-2004年的一项风电系统故障率的统计结果显示，风电变流器作为风力发电系统的核心组件，是主要失效组件之一[1?2]。风电变流器中最主要的失效部件是其应用的功率半导体器件IGBT[3]o提高风电变流器的可靠性，需要开展IGBT模块的寿命预测研究，若能在其失效前及时更换，可以降低维修成本及故障损失。目前，依据功率器件的结温来进行寿命预测研宄是一种常用的方法，由于功率器件的封装特性，结

6、温难以实时测量，因此需要首先计算器件的结温数据。文献［4?7］利用LUT解耦了器件与系统之间的仿真，搭建了能够快速仿真的电热耦合模型，可以得到长时间尺度的结温数据。文献［8］建立了基于开关周期损耗与输出周期平均损耗的结温计算模型，并进行了比较，证明基于开关周期的结温计算模型更适合计算变流器输出频率较低时的结温数据。文献［9］提出了一种结温迭代数值计算的方法，能够通过实际风速及气温数据计算器件结温，与电热仿真方法相比，缩短了计算时间。在经过连续测量或者仿真得到功率器件的?Y温历史后，需要通过寿命预测模型与损伤累积模型对模块进行损伤计算。文献［5］利用Coffin?Manso

7、n模型对IGBT模块进行了寿命预测，忽略了结温波动的影响，文献［10］同时考虑了结温均值与结温波动，使用LESIT模型评估风电变流器中IGBT模块的寿命消耗。文献［11］在多时间尺度下对IGBT模块进行了寿命评估。文献［12］考虑运行功率变化的影响对风电变流器进行了可靠性评估。以上的寿命预测方法中主要采用Miner线性损伤累积法进行损伤累积的计算，未考虑模块退化的影响，影响寿命预测结果的准确性。因此，应当进行考虑器件退化状态的寿命预测方法，研究如何提高寿命预测准确性。考虑器件退化首先要研宄电热耦合模型中的退化参数，然后在寿命预