風(fēng)電變流器IGBT模塊結(jié)溫計(jì)算及功率循環(huán)能力評(píng)估.pdf_第1頁
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1、由于風(fēng)能的間歇式固有特征,風(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間、頻繁和大范圍的隨機(jī)出力變化,往往導(dǎo)致風(fēng)電變流器 IGBT模塊(由絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)及晶體二極管(Diode)組成)持續(xù)承受劇烈的電熱應(yīng)力沖擊,尤其是風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器長(zhǎng)期處于低頻下運(yùn)行,其IGBT模塊因結(jié)溫波動(dòng)變化而導(dǎo)致其運(yùn)行可靠性較低的問題凸顯。為了準(zhǔn)確獲取風(fēng)電變流器IGBT模塊的結(jié)溫并評(píng)估其運(yùn)行可靠性,論文以雙饋風(fēng)電機(jī)組的變流器IGBT模塊為對(duì)象,研究其損耗及結(jié)溫計(jì)算模型,并提出

2、機(jī)側(cè)變流器IGBT模塊的功率循環(huán)能力評(píng)估方法。其選題符合我國(guó)大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的戰(zhàn)略需求,研究成果對(duì)提高大功率風(fēng)電變流器可靠性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平有著重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
  本文主要內(nèi)容包括:
 ?、僭趯?duì)IGBT模塊封裝結(jié)構(gòu)及熱傳遞過程深入了解的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)掌握器件的電熱耦合特性及常見的失效機(jī)理,為進(jìn)一步開展結(jié)溫計(jì)算及功率循環(huán)能力的研究奠定基礎(chǔ)。
 ?、跒榱藴?zhǔn)確計(jì)算變流器IGBT模塊的結(jié)溫,研究并建立了基于開關(guān)周期損耗

3、分析方法的IGBT模塊結(jié)溫計(jì)算模型,針對(duì)實(shí)際IGBT模塊,將本文結(jié)溫模型的計(jì)算結(jié)果,與采用基于輸出周期損耗分析的常規(guī)結(jié)溫計(jì)算模型的結(jié)果進(jìn)行比較,并和PLECS電力電子熱仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
  ③為準(zhǔn)確分析雙饋風(fēng)電變流器IGBT模塊損耗及結(jié)溫的變化規(guī)律,考慮雙饋風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性和變流器控制策略,建立了雙饋風(fēng)電變流器IGBT模塊損耗及結(jié)溫計(jì)算模型,并分別對(duì)風(fēng)電機(jī)組全運(yùn)行工況下機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)IGBT模塊的損耗及結(jié)溫進(jìn)行了研究。
  ④

4、為準(zhǔn)確評(píng)估實(shí)際湍流風(fēng)速對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器IGBT模塊功率循環(huán)能力的影響,基于雨流算法提取隨機(jī)結(jié)溫波動(dòng)信息,建立了雙饋風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器IGBT模塊平均故障間隔時(shí)間(Mean Time Between Failure,MTBF)的評(píng)估模型,并分析了不同湍流風(fēng)速對(duì)其結(jié)溫波動(dòng)特性和功率循環(huán)能力的影響。
  上述研究?jī)?nèi)容為風(fēng)電變流器 IGBT模塊結(jié)溫的在線準(zhǔn)確評(píng)估及湍流風(fēng)速下模塊可靠性的定量分析奠定了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
  

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