一种用于风电变流器可靠性评估的结温数值计算方法

以风电变流器可靠性评估为应用背景,文中提出一种结温迭代数值计算方法。基于电热比拟理论讨论了IGBT模块在一个开关周期内的结温计算方法,并通过迭代算法计算了IGBT模块的工频周期结温。以1.8 MW单机直驱风力发电系统为例,将该方法与Infineon-IPOSIM电热仿真和解析方法对比。与电热仿真相比,在保证结温精度的情况下,迭代数值计算方法显著缩短了计算时间;与解析方法相比,迭代法考虑了器件的电热耦合关系,提高了结温计算精度。文中还分析了电热参数对结温计算的影响。计算结果表明,文中提出的结温迭代算法计算精度较高,计算速度快。

风电变流器IGBT模块的多时间尺度寿命评估

功率变流器是风机系统的核心组件,其可靠性受风机系统的功率波动影响,因此风电变流器的可靠性评估应考虑长时间任务剖面的影响。然而现有器件可靠性评估方法受限于结温计算方法,难以准确而快速的评估功率器件的寿命。因此文中在分析基于组件可靠性手册和基于失效机理的功率模块可靠性评估方法的基础上,对风电变流器长时间任务剖面进行尺度划分,提出一种功率模块的多时间尺度寿命评估方法。文中以1.2 MW直驱风力发电系统为例,利用器件结温数值计算方法,结合实际风速和气温数据快速计算出器件的多尺度任务剖面,基于文中提出的器件寿命评估方法计算了功率模块的寿命消耗,分析了多时间尺度任务剖面对功率模块寿命消耗的影响,并对研究结论进行了深入讨论。文中结论还为研究提高风电变流器中功率器件寿命的措施提供了一种新的思路。

一种用于提高风电变流器中功率器件寿命的混合空间矢量调制方法

空间矢量调制可分为连续脉宽调制(continuous pulse width modulation,CPWM)和不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM)。与CPWM相比,当变流器采用DPWM时,器件开关损耗较低,使得结温波动较低。DPWM策略被用于变流器,虽然可以提高功率器件的寿命,但是将导致电能质量问题。因此文中结合DPWM和CPWM策略的优点,提出了一种功率器件混合调制方法,该调制方法根据风电场中风速的概率分布切换不同的调制策略。为考虑长时间风速对器件寿命的影响,文中提出了一种适用于不同调制方法的结温数值计算方法。以1.2MW直驱风机系统为例,结合一年的风速和气温快速计算不同调制序列下器件的结温,进而评估了器件的寿命消耗,并且分析了不同调制序列对器件寿命消耗的影响。结果表明,与CPWM和DPWM相比,当采用混合调制方法时,器件年寿命消耗不仅得到大幅降低,而且风机系统并网的电能质量几乎不受影响。

考虑基频结温波动的风电变流器可靠性评估

目前风电变流器可靠性评估,无法在考虑实际风速、气温等外部环境长期随机变化的情况下考虑基频结温波动对变流器可靠性的影响。文中提出一种结温迭代算法,可以快速数值计算出功率模块结温。该方法与结温电热仿真方法相比,在保证计算精度的同时能大大缩短计算时间。文中以1.2MW直驱风力发电系统为例,利用提出的结温数值计算方法并结合实际风速和气温数据快速计算整年器件结温,采用Bayerer寿命模型和线性累计损伤理论实现了计入基频结温波动的风电变流器可靠性评估。最后还对可靠性计算结果进行了验证,对比分析了机侧和网侧变流器的可靠性差异、低频和基频结温波动对变流器可靠性的影响。结果表明,大功率直驱风力发电系统,机侧变流器可靠性问题更为严重,且基频结温波动对变流器可靠性的影响不容忽视。

风速概率分布对风电变流器中功率器件寿命的影响

通过建立功率器件寿命的概率评估模型,计入实际风电场中风速概率分布对功率器件寿命的影响,评估了不同风电场下不同风机系统中功率器件的可靠性,分析了风速概率分布与功率器件寿命之间的关系,并对研究结果进行深入讨论与验证。结果表明,在实际风电场中,功率器件因基频结温波动而消耗的寿命主要消耗在概率较小而大于某一特定风速的区域,且这一特定风速临近额定风速。因此,不同的风速区间应采取不同的控制策略,可有效降低器件寿命消耗。所得结论为研究如何提高风电变流器中功率器件寿命提供了一种新思路。

基于Scrum敏捷开发的航空装备软件测试方法

本文依据Scrum敏捷开发方法,结合航空装备软件的特点,按照持续集成和测试提前介入思想,提出一种适应于工程实践应用的基于Scrum敏捷开发的软件测试原则、方法和流程,对提高我国航空装备软件研制效率有重要意义。