[发明专利]一种风电变流器功率模块故障率评估方法及系统

摘要

本发明公开了一种风电变流器功率模块故障率评估方法及系统，考虑不同时间尺度结温波动影响并对风电变流器功率模块(由绝缘栅双极型晶体管IGBT和晶体二极管Diode组成)的故障率进行计算；该方法基于拟投入风场一年的风速、气温数据以及风机设计参数，针对不同时间尺度下结温波动的特点，采用多状态概率评估思想对风电变流器功率模块在设计以及运行时的故障率进行计算。可为尚未投入使用的风电变流器功率模块提供故障率评估数据，为合理制定状态监测和检修计划服务；及针对不同风场风速、气温的特点，通过对风机进行运行参数设定、散热器设计以及功率模块选型等方式提高变流器功率器件的可靠性提供了评估依据。

主权项

一种风电变流器功率模块故障率的评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取并采样筛选拟投入运行风场的风速和气温的原始记录数据；S2：根据风速平均值和风速湍流强度对风电变流器不同风速下的运行状态进行二维状态划分得到每个二维状态的概率模型；S3：根据风速和风电机参数计算输出功率和功率器件损耗；S4：根据风速和功率器件损耗计算功率器件结温；S5：根据概率模型和功率器件结温计算结温‑时间历程曲线；获得每个二维状态下的结温‑时间历程曲线的波动信息；S6：根据波动信息计算不同二维状态下的热应力因子和功率循环因子；S7：根据热应力因子和功率循环因子计算长时间尺度下的故障率；S8：将风速划分为不同等级的风速并获取不同等级风速下的概率密度；S9：计算不同风速下功率器件的结温平均值、结温波动幅值和参考循环时间；S10：根据结温平均值、结温波动幅值和参考循环时间分别计算不同风速下机侧和网侧功率模块的结温波动次数；S11：根据风速概率分布和不同风速下结温波动次数计算短时间尺度下的故障率；S12：将长时间尺度和短时间尺度下的故障率相加，得到变流器功率器件的最终故障率。