基于寿命消耗分布规律的风电变流器IGBT模块热管理控制策略

作     者：张军 管勃 杜雄 杜锐 钱程 ZHANG Jun;GUAN Bo;DU Xiong;DU Rui;QIAN Cheng

作者机构：河海大学能源与电气学院江苏省南京市211100 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)重庆市沙坪坝区400044 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2022年第42卷第3期

页      面：1103-1112页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

基　　金：重庆市自然科学基金项目(cstc2019jcyj-zdxmX0005) 中国博士后科学基金(面上项目)(2020M671316) 江苏省博士后科研资助计划(2020Z315) 

主　　题：IGBT模块 热管理 寿命消耗分布特点 风电变流器 

摘      要：结温波动是引起绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)热疲劳失效的重要原因之一,降低其幅值能够提高IGBT模块的可靠性。该文提出一种基于寿命消耗分布规律的热管理控制策略。所提策略首先结合一整年的风速和气温数据,量化分析IGBT模块的寿命消耗分布规律,讨论需要被重点管理的结温波动类型和大小;然后,通过将结温阈值下限设定为最低环境温度,研究对低频结温波动实现有效抑制的结温阈值上限。结果表明,风电变流器应侧重于抑制IGBT模块幅值较高的低频结温波动,并且应计入长时间的任务剖面以便反映出结温波动的实际分布规律。案例和实验验证所提策略不仅可以有效抑制低频结温波动,而且显著降低IGBT模块的寿命消耗。所提策略为如何提高长时间运行工况下IGBT模块的可靠性提供一种新方法。