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考虑机侧变流器复杂热载荷特性的寿命评估

发布时间:2019-05-29 10:01
【摘要】:风电机侧变流器中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块运行时承受着复杂的多时间常数特性热载荷,是风电系统中最为薄弱的环节之一。然而现有研究更多是简单选取工作点数据或者仅考虑稳态工况以及无法考虑外部环境的长期随机变化。因此,本文建立了一种能够综合计及IGBT模块热载荷的复杂时间常数特性影响的寿命评估模型。分析了实际风电场中不同时间常数热载荷的寿命消耗特点,以及风速分布与寿命消耗之间的关系。研究了不同气温等效方法对寿命评估的影响规律,最后通过实验验证了该方法的准确性。结果表明,双馈风机中低频周期热载荷造成的寿命消耗更为严重,占到整体寿命消耗的64.42%。基频周期寿命消耗与风速概率密度具有严重的不对称性,超过60%的IGBT模块寿命主要消耗在低概率密度的高风速区间。气温等效方法对基频周期热载荷影响可以忽略不计,而忽略气温波动将导致低频周期寿命消耗评估结果减小12.26%。
[Abstract]:The operation of the insulated gate bipolar transistor (IGBT) module in the wind motor-side converter is one of the most weak links in the wind power system. However, that exist study is more simple to select the work point data or only to consider the steady state condition and to consider the long-term random variation of the external environment. Therefore, this paper establishes a service life evaluation model which can comprehensively take into account the influence of the thermal load of the IGBT module on the characteristics of the complex time constant. The life-consuming characteristics of different time constant thermal loads in the real wind farm and the relation between the wind speed distribution and the life consumption are analyzed. The influence of different temperature equivalent methods on the life assessment is studied, and the accuracy of the method is verified by the experiment. The results show that the lifetime consumption of the low-frequency cycle heat load in the double-fed fan is more serious, accounting for 64.42% of the total life consumption. The life consumption of the fundamental frequency period and the probability density of the wind speed have serious asymmetry, and the life of the IGBT module over 60% is mainly consumed in the high wind speed interval of the low probability density. The effect of the temperature equivalent method on the thermal load of the fundamental frequency period is negligible, and the neglect of the temperature fluctuation will result in a decrease of 12.26% of the evaluation of the life consumption of the low frequency period.
【作者单位】: 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学);国网重庆市电力公司电力科学研究院;
【基金】:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB25200) 国家自然科学基金(51477019) 中央高校基本科研业务费(106112015CDJXY150004)资助项目
【分类号】:TM46;TM614

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本文编号:2487857

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