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气温波动对风电变流器中功率器件寿命消耗的影响
  • ISSN号:1000-6753
  • 期刊名称:《电工技术学报》
  • 时间:0
  • 分类:O472.4[理学—半导体物理;理学—物理]
  • 作者机构:重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400030
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51577020)
中文摘要:

风电变流器中功率器件承受的热载荷具有多时间尺度特性,具体可以划分为基频热载荷和低频热载荷,不同时间尺度的热载荷将导致不同的器件寿命消耗,因而需要分别进行评估。气温的随机波动会对热载荷产生影响,因此在进行器件寿命评估时应考虑气温因素。然而现有的寿命评估方法受限于结温计算方法,仅考虑风速的变化而忽略了气温波动对寿命消耗的影响。因此,基于结温数值计算方法,利用Bayer寿命模型,以Lauswersoog和Valkenburg两个风电场2015年的气温和风速数据为基础,评估了计及气温下功率器件的可靠性,分析了气温波动对寿命消耗的影响。结果表明,长期的气温波动会增加器件的寿命消耗,并且气温波动主要影响低频寿命消耗,而对基频寿命消耗基本没影响。

英文摘要:

bPower devices in the wind turbine power converter system suffer from two-scale thermal loadings, the fundamental frequency thermal cycling and low frequency thermal cycling, and these thermal loadings introduce different consumed lifetimes. Furthermore, the fluctuation of ambient temperature influences the thermal loadings. Therefore, accurate lifetime estimation should consider the ambient temperature. However, previous studies limited by the calculation of junction temperature only consider the mission profile of wind speed but not ambient temperature. This paper adopts the Bayerer lifetime model to evaluate the effect of ambient temperature on the consumed lifetime of power semiconductors based on a numerical junction temperature calculation method considering the actual ambient temperature and wind speed of Lauswersoog and Valkenburg in 2015. Studies show that long-term fluctuation of ambient temperature increases the consumed lifetime of device, and the fluctuation of ambient temperature mainly influences the consumed lifetime due to low frequency thermal cycling, but have little effect on the consumed lifetime due to fundamental frequency thermal cycling.

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期刊信息
  • 《电工技术学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国电工技术学会
  • 主编:马伟明
  • 地址:北京西城区三里河路46号
  • 邮编:100823
  • 邮箱:dgjsxb@vip.126.com
  • 电话:010-68595056 68594832 68595315
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6753
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2188/TM
  • 邮发代号:6-117
  • 获奖情况:
  • 中国科协科技期刊评比三等奖,机械系统优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:38819