[发明专利]模块化多电平换流器寿命评估方法

摘要

本发明公开了一种模块化多电平换流器寿命评估方法，包括下述步骤：读取MMC运行自然环境的全年气温数据和注入MMC的功率数据；解析计算MMC子模块IGBT和Diode电流的平均值和有效值；计算MMC子模块IGBT和Diode的基频周期内平均损耗功率Ploss,T和Ploss,D；运用福斯特网络模型，计算工作频率周期的半导体器件的平均温升Tja，得出IGBT模块(IGBTmodules,IGBTs,包含IGBT和Diode)平均结温的值Tj；根据IGBTs平均结温修正拟合计算IGBTs损耗；计算工作频率周期结温的最值，并统计全年基频结温循环；统计全年低频结温的波动信息；用Bayerer寿命模型计算半导体器件基频和低频的失效周期数Nf，结合运行工况得出MMC寿命。本发明能可靠预测MMC寿命，通过求得电流和结温的解析表达式能有效提高预测的计算速度，具有工程实操性等特点。

主权项

一种模块化多电平换流器寿命评估方法，其特征在于，具体包括下述步骤：步骤S1、读取MMC运行自然环境的全年气温数据和注入MMC的功率数据，所述MMC为模块化多电平换流器；步骤S2、根据MMC的运行参数，解析计算MMC子模块IGBT和Diode电流的平均值和有效值，所述IGBT为变流器绝缘栅门极晶体管，所述Diode为二极管；步骤S3、设结温初值，计算MMC子模块IGBT和Diode的基频周期内的平均损耗功率Ploss,T和Ploss,D；步骤S4、将Ploss,T、Ploss,D、等效热阻抗模型、自然环境温度代入福斯特网络模型电热比拟计算工作频率周期的半导体器件的平均温升Tja，得出IGBTs平均结温的值Tj，即IGBT平均结温Tj_T和Diode平均结温Tj_D；所述IGBTs为IGBT模块，是IGBT和Diode的封装体；步骤S5、根据IGBTs平均结温修正拟合计算IGBTs损耗，直到基于结温反馈方法收敛；步骤S6、基于一阶RC电路计算工作频率周期结温的最大值和最小值，并统计全年基频结温循环；步骤S7、用雨流计数法统计全年低频结温的波动信息，得到全年低频结温循环；步骤S8、将低频结温循环和基频结温循环代入Bayerer模型分别计算半导体器件基频和低频失效周期数，结合运行工况得出MMC寿命。