MMC型电力电子变压器运行可靠性分析及其应用

摘要

电力电子变压器的运行可靠性水平受历史运行工况、元器件健康水平等因素直接影响。基于功率器件损耗分析,该文提出模块化多电平级(modular multilevel converter,MMC)型电力电子变压器运行可靠性评估方法,将运行条件纳入分析范畴以评估短期运行时设备可靠性变化情况。首先详细分析电力电子变压器输入级、隔离级和输出级的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块损耗及其结温波动情况。然后,分析了不同时间尺度结温波动对元器件故障率的影响,建立了电力电子变压器可靠性状态空间,并利用可靠性灵敏度指标辨识运行阶段设备的薄弱环节。最后,以RBTS-BUS2系统算例进行验证,分析表明不同时间尺度的结温波动对功率器件可靠性影响存在差异,隔离级二次侧绝缘栅双极型晶体管对装置故障率贡献度最大,所提方法能够有效反应不同工况下装置及配电网可靠性水平的时变特性,验证了该文模型与评估方法的有效性。