王传坤，何怡刚，王晨苑，李 猎，吴晓欣，李济源

（武汉大学 电气与自动化学院，湖北 武汉430061）

0 引言

风电变流器是风能转换系统中的核心设备，而长时间、高频率和高强度的工况对其产生了大量的热应力冲击。据统计，变流器是风能转换系统中最易损坏的部件之一［1］。

绝缘栅双极型晶体管IGBT（Insulated Gate Bi‐polar Transistor）以其开关速度快、驱动电路较为简单、耐压性好、电流容量大等优势在风电变流器中得到广泛应用，风电变流器的故障大多由IGBT 的失效导致［2］。开展风电变流器IGBT 的可靠性评估可以保障风力发电系统安全可靠运行，并降低风电场运行维护成本。由于风速的随机性和波动性，IGBT承受了大量波动的热应力循环，这增加了评估IGBT可靠性的难度。

现阶段，国内外针对变流器IGBT 模块的可靠性评估主要基于结温数据开展。文献［3-5］通过建立电热耦合模型得到IGBT 结温数据。其中，文献［3］基于结温监控进行故障预警；文献［4］计及不同季节性的风速与气温的影响，研究了IGBT的热安全性，但算例中所考虑的时间序列只有十几天，不具有代表性；文献［5］则结合雨流计数法和疲劳损伤理论开展了寿命预测，但依赖于观测数据的时间序列长度，导致计算效率不高。文献［6-7］从多个时间尺度开展了风电变流器IGBT 模块的寿命评估，但忽略了IGBT自身的老化进程，使得寿命预测结果偏大。文献［8］基于监测控制和数据采集（SCADA）数据考虑了风速的概率分布对IGBT可靠性评估的影响，但SCADA数据实时的观测尺度相较于IGBT 模块的整个寿命周期是很短的，同样未有效计及IGBT 的疲劳损伤累积效应。……