基于IGBT的太陽能逆變器可靠性研究及故障停機(jī)發(fā)電量損失預(yù)測.pdf

1、太陽能光伏系統(tǒng)的可靠性對能源轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性，持續(xù)性很重要。而太陽能逆變器作為太陽能光伏系統(tǒng)中的主要部件是系統(tǒng)中可靠性最薄弱的環(huán)節(jié)。本文圍繞太陽能逆變器的可靠性問題，在光伏系統(tǒng)級別和半導(dǎo)體器件級別，綜合電學(xué)，熱學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究方法，對逆變器在光伏系統(tǒng)中的作用，失效機(jī)理，壽命評估和失效后果進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。
　?。?）在光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面，根據(jù)光伏陣列與逆變器電壓，電流以及功率的匹配性，并考慮光伏逆變器的效率曲線特點(diǎn)，系統(tǒng)地分析了選擇光伏逆

2、變器的要求和原則，并根據(jù)實(shí)例作了具體的分析和比較。
　?。?）在IGBT半導(dǎo)體開關(guān)器件層面，根據(jù)IGBT開關(guān)功耗能耗理論和IGBT開關(guān)失效機(jī)理，在建立IGBT模塊熱網(wǎng)絡(luò)模型，通過有限元方法，提取了IGBT模塊的瞬時(shí)熱阻抗曲線，并與IGBT產(chǎn)品手冊中的數(shù)據(jù)作了對比，穩(wěn)態(tài)熱阻誤差為2.86％。
　?。?）以得到的IGBT模塊瞬時(shí)熱阻抗參數(shù)，依據(jù)模塊傳熱網(wǎng)絡(luò)模型，建立熱-電耦合模擬電路，得到 IGBT芯片在周期熱損耗載荷條件下的溫

3、度分布曲線，并將結(jié)果與理論值做對比，偏差小于1.36%，從而驗(yàn)證了模擬電路的正確性。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)IGBT模塊壽命預(yù)測模型，對IGBT模塊SKM75GB063D（600V/75A）進(jìn)行了壽命預(yù)測。
　?。?）最后，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度出發(fā)，以逆變器歷史發(fā)電量的數(shù)據(jù)相關(guān)性為基礎(chǔ)的，通過使用相關(guān)性系數(shù)在99.9%左右的逆變器作為發(fā)電量損失預(yù)測，在時(shí)間維度為一天和一周的范圍上，預(yù)測的精確度是適用于工業(yè)實(shí)際的（時(shí)間維度在天和周的平均預(yù)測誤差在