中文摘要：

电力电子变流装置是风力发电中电能输出的桥梁，关乎风力发电的应用及未来发展，伴随风力发电容量的提高，电力电子变流装置的可靠运行问题，成为电力电子与电力系统交叉研究的热点。在影响电力电子变流装置可靠性的关键因素中，功率器件占据主导地位，故本项目拟以器件可靠性为起点，研究非平稳工况下影响装置可靠性的机理，从运行的角度，分析器件运行过程中可靠性的衰退，探讨器件老化进程中动态波形的变化，并以此为主参量建立装置可靠性概率评估模型及寿命在线预测体系。通过本项目的研究，不仅可以促进风力发电可靠性的提高，加快其发展；还能够拓展电力电子在其他对可靠性有较高要求领域的应用。

结论摘要：

本项目围绕风力发电中电力电子变流装置的可靠性问题，研究其内部功率器件的可靠性衰退机理和失效进程，探讨器件失效过程中电压电流动态波形的变化，并以此为参量建立装置可靠性评估模型和故障预诊断方法。项目主要完成了如下几方面的工作(1) 从IGBT器件的失效机理出发，基于失效过程中疲劳损伤累积对IGBT器件内部杂散参数的影响，提出了IGBT器件“缺陷”的概念。 (2) 基于缺陷对IGBT模块内部寄生参数的影响，提出了一种基于频率响应的IGBT模块内部缺陷的诊断方法，该方法能够有效诊断出IGBT模块内部硅片的失效。(3) 提出基于器件开关波形动态变化和分布参数辨识的IGBT模块内部缺陷诊断的多种实现方法。分析了各方法的特点并进行了实验验证，结果表明这类方法可视为IGBT器件故障前的诊断手段，对降低IGBT器件故障风险和提高功率变流装置运行可靠性具有重要的意义。(4) 建立了基于PoF（Physics-of-Failure）的元件故障率演化模型，可用于功率变流装置短时间尺度运行风险分析。(5) 自主设计了功率模块的加速老化试验平台，并研制了一套基于LABVIEW的IGBT模块端部特征量自动测试系统，初步实现端部参数自动测量，为研究变流器中功率器件的状态监测提供了实验支撑。