[发明专利]模块化多电平换流器的子模块电容器的寿命评估方法及装置

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器的子模块电容器的寿命评估方法，其特征在于，包括：

初始化待检测MMC的子模块中电容器的初始损伤度D₀和所述电容器的寿命L_ife；

获取所述MMC的运行参数、任务剖面参数、采样时间间隔Δt、所述电容器的额定电容值C_d、所述电容器的第一老化修正因子k_C以及所述电容器的等效电阻ESR的第二老化修正因子k_ESR；其中，所述运行参数包括：所述MMC直流侧的额定电压U_dc和额定电流I_dc、所述MMC交流侧的额定相电压幅值U_m和额定相电流幅值I_m以及所述MMC的桥臂上的电抗器的电抗值L_s；所述任务剖面参数包括：预设时间段内的环境参数T_a和注入所述MMC的功率数据；

根据所述MMC的运行参数、所述任务剖面参数、所述额定电容值C_d、所述第一老化修正因子k_C、所述采样时间间隔Δt以及所述第二老化修正因子k_ESR，循环步骤S1至步骤S4，当D_q≥1时，停止所述循环；其中，D_q表示经过q次循环计算得到的所述电容器的累积损伤度，q为大于等于1的整数；

根据所述电容器的寿命L_ife、所述采样时间间隔Δt和所述循环的次数q，确定所述电容器的评估寿命H；其中，H＝L_ife+q*Δt；

根据所述电容器的评估寿命H，生成所述电容器的寿命评估结果；

步骤S1、根据所述运行参数和所述任务剖面参数，确定所述MMC的子模块中的电容器的纹波电流I_C,i；包括：

根据所述MMC直流侧的额定电压U_dc和额定电流I_dc所述MMC交流侧的额定相电压幅值U_m和额定相电流幅值I_m以及注入所述MMC的功率数据，确定所述MMC直流侧和交流侧的电流关系式为：

根据开关函数和所述MMC直流侧和交流侧的电流关系式，确定所述纹波电流的表达式为：

其中，i_Cau表示上桥臂的纹波电流、i_Cal表示下桥臂的纹波电流、n_au表示上桥臂的开关函数、n_al表示下桥臂的开关函数、i_C0表示电容器的电流的直流分流(i_C0＝0)、i_C1表示电容器的基频分量、i_C2表示电容器的2倍谐波分量、i_C3表示电容器的3倍谐波分量、ω表示基波角频率、表示a相交流出口电压与电流的相位角、I_2f表示桥臂二次谐波环流的幅值、表示桥臂二次谐波环流的相位、m表示电压调制比；

步骤S2、根据所述运行参数、所述纹波电流和简化等效电路模型，确定所述电容器的损耗值P_c,loss；其中，ESR₀表示电容器的初始等效电阻，f_i表示i倍的基频的频率；

步骤S3、根据所述损耗值P_c,loss、所述任务剖面参数和热路模型，确定所述电容器的热点温度T_h；其中，T_h＝P_c,lossR_ha+T_a，R_ha表示电容器的热阻；

步骤S4、根据所述热点温度T_h和寿命模型，确定所述电容器在采样时间间隔Δt内的损伤度增量ΔD_q；包括：

根据所述热点温度T_h和寿命模型，确定所述损伤度增量ΔD_q的表达式为：其中，L'表示电容器的预测寿命；所述预测寿命的表达式为：

其中，V表示电容器实际承受的电压、V₀表示测试电压、L₀表示厂家给出的在温度为T₀条件下电容器的寿命、K_B表示波尔兹曼常数(8.62×10^-5eV/K)、E_a表示激活能、n表示电压应力指数；

根据所述损伤度增量ΔD_q的表达式，确定所述电容器在采样时间间隔Δt内的损伤度增量ΔD_q。