[发明专利]基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法

说明书

本发明涉及一种基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法，属于高压直流输电技术领域，包括以下步骤：S1：获取金属化膜电容器在应用工况下的电容电压波动值及环境温度，基于电容器参考工况下的温升与电压波动值，获得金属化膜电容器的温度；S2：考虑温度和电压应力对电容器金属腐蚀速率的加速作用，提取金属化膜电容器温度加速因子和电压加速因子，基于电容器在参考工况下的寿命数据，计算金属化膜电容器在MMC换流阀不同应用工况下的寿命；S3：基于Miner法则与等损伤原则，建立金属化膜电容器可靠性测评模型，形成可靠性测评方案。

技术领域

本发明属于高压直流输电技术领域，涉及一种基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法。

背景技术

金属化膜电容器(Metallized Film Capacitor，MFC)因具有自愈能力、高可靠性等特点成为柔性直流输电换流阀电容器的主流选择。金属化膜电容器特有的纳米级别厚度电极，导致其存在电极腐蚀，自愈清除等问题。在实际运行中，两端电压不可避免地出现波动，从而产生热效应，导致其金属腐蚀速率加快，运行过程中电容量、等效串联电阻不断变化而失效，直接影响MMC换流阀的可靠性。因此，需要考虑MMC换流阀工况，研究金属化膜电容器有效的可靠性测评方法，对提高金属化膜电容器的设计和运行可靠性具有重要的现实意义。

现有针对金属化膜电容器可靠性的研究大多侧重在基于统计学的可靠性评估，然而这种评估方法往往难以考虑应用工况对电容器可靠性的影响，难以考核金属化膜电容器在应用工况下的寿命。虽然基于加速老化实验方法可以进行可靠性测试，但是其测试依据大都参考普通电容器标准进行考核，对于MMC换流阀应用工况下如何进行加速，其应力水平如何，循环测试时间如何设计等等，缺乏一种基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法。

基于上述背景，本发明提出一种基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法，用于对金属化膜电容器可靠性测试和评估。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于MMC换流阀应用工况的金属化膜电容器可靠性测评方法，包括以下步骤：

S1：获取金属化膜电容器在应用工况下的电容电压波动值及环境温度，基于电容器参考工况下的温升与电压波动值，获得金属化膜电容器的温度；

S2：考虑温度和电压应力对电容器金属腐蚀速率的加速作用，提取金属化膜电容器温度加速因子和电压加速因子，基于电容器在参考工况下的寿命数据，计算金属化膜电容器在 MMC换流阀不同应用工况下的寿命；

S3：基于Miner法则与等损伤原则，建立金属化膜电容器可靠性测评模型，形成可靠性测评方案。

进一步，所述步骤S1具体包括：根据金属化膜电容器在应用工况下的电容电压波动值及环境温度，计算金属化膜电容器的温度；考虑散热条件一致的情况下，电容器的温升与损耗成正比，因此，在工况i下，金属化膜电容器的温度为：

其中，V_i、T_i分别为工况i下金属化膜电容器上的电压波动值与温度，V₀、△T₀分别为参考工况下金属化膜电容器上的电压波动值与温升，T_amp为环境温度。

进一步，所述步骤S2具体包括：基于金属化膜电容器在参考工况下的电压波动值及温度，提取电容器在应用工况下的温度加速因子、电压加速因子，计算电容器在应用工况下的寿命。

根据腐蚀失效机制下电容的衰减规律，并计及温度、电压对腐蚀速率的加速作用，得到电容器的寿命为：