【正文】 12W1T4_B3 [28] and the parameters are provided in Appendix A (Table ). The results of the analysis following the procedure outlined in Section are presented in Table 1. It is well understood that small wind turbines and so as the PCSs need to be affordable, reliable and most importantly, almost maintenance free for the average person consider installing one. The calculation revealed that the PCS failure rate is 1:9009 10 5 and MTBF is 5:2607 104 h (6 years). As can be seen, the need of replacing the PCS corresponds to the MTBF value of 6 years leads to a more vulnerable system as pared to the life span of the wind turbine system, which is usually 15–20 years. Also from the financial standpoint, replacement of such a plex PCS is expensive and needs a highly skilled repair professional. Fig. 4 shows the reliability of the PCS for a period of 1 year (8760 h). The result reveals that the reliability of the PCS drops to 84% after 1 year and is less than 50% at 40,000 h ( years) as shown in Fig. 5, which is undesirable for a SWT turbine due to high maintenance and replacement costs. In addition, a reliable PCS is desirable by sacrificing a small percentage of the total system efficiency. The analysis thus helps to recognize that an optimum substitute PCS design is fundamental prior to operation of the small wind turbine system leading to a more robust system. The emphasis is then given to identify the most important subsystems in the PCS that is the least reliable. To achieve this objective, the MTBF of the bridge rectifier is decreased by 50% while the MTBFs of the boost converter and inverter are unchanged. In the same way, the effect of changes in the MTBFs for each of the boost converter and inverter on the systems reliability has been calculated and is presented in Fig. 6 along with the actual reliability of the system. It is observed from that the inverter is the dominating subsystem while, the boost converter has less significant effect than the bridge rectifier. It has been found in the literature that the inverter is the least reliable system [29]. Noheless, a higher reliability of the PCS is achievable by ch。我們可以得出結(jié)論：要實現(xiàn)更好的可靠性，小型風力發(fā)電機的聯(lián)網(wǎng)配置應該滿足最低的電力電子技術(shù)。降低開關(guān)頻率增加了成本，由于在 PCS 輸出端安裝了濾波電路降低了輸入系統(tǒng)的低次諧波，相反較高的開關(guān)頻率將濾除高階諧波。然而，更高可靠性的 PCS可以通過改變開關(guān)頻率的工作點來實現(xiàn)。從經(jīng)濟角度 考慮，更換這樣一個復雜的 PCS是昂貴的，并且需要高度熟練的專業(yè)維修。升壓變換器和逆變器的開關(guān)頻率是通常大部分實際應用的 20KHZ。 其壽命 ? ?JTL 可以用下式表示： ? ? ???????? ??JJ TBLTL e xp0 （ 17） 其中 0L 假定是通常的正常測試壽命 6101? ， KEB A? （ B波爾茲曼常數(shù)， KeVB ??? ）， AE 是活化能量，假定是 [25] JT? 是結(jié)溫變量，可以被表示為： ? ? ???????? ??JJ TBLTL e xp0 （ 18） 失效率可以被表示為 [26]： ? ?JTL1?? （ 19） 總的失效率 system? 可以通過局部的失效率 i? 通過代數(shù)和求得： ???Ni isystem 1 ?? （ 20） 這樣系統(tǒng)的故障間隔時間 systemMTBF 和系統(tǒng)可靠性 systemR 可以表示如下： systemsystemMT BF ?1? （ 21） tsystem systemeR ??? （ 22） SWT的 PMG的可靠性計算 基于組件的 PMG系統(tǒng) PCS可靠性分析可參考 。這樣一組二極管和 IGBT的損耗可以表示如下： omfomdI N Vdcd IVMIrMP 02,1 c os821c os381 ?????? ???????? ?? ??? (10) omceomceI N VI G B Tcd IVMIrMP 02,1 c os821c os381 ?????? ???????? ?? ??? （ 11） 在輸出電流 oi 給出的條件下，二極管和 IGBT開關(guān)損耗的近似計算方法： ? ?I G B Tr e fOI G B Tr e fdcO F FONSWI N V I G B TSW I IV VEEfP,2,1 1 ?? ? （ 12） drefOdrefdcSWIN V dSW I IVVfP,2,1 1?? （ 13） 通過上述（ 10） （ 13）可以計算出逆變器的總損耗： ? ? I N V I GB TSWI N VdSWI N VI GB TcdI N VdcdI N V I GB Tdt PPPPP , ????? （ 14） 以 PMG為基礎的 SWT 的變換階段的功率損耗是： ? ? ? ?I N V I G B TdtBC I G B TdTDBdtP M Gt PPPP ?? ??? , （ 15） SET的 PMG可靠性分析 可靠性是一個組件在特定的操作條件下實現(xiàn)其預定功能的概率統(tǒng)計。此后就提出了系統(tǒng)可靠性的數(shù)學分析。該系統(tǒng)的機械子系統(tǒng)由齒輪，機械制動器，液壓系統(tǒng)，偏 航系統(tǒng)的樞紐，和刀片 /攤位組成傳動，同時電氣子系統(tǒng)由發(fā)電機，傳感器等組成。在低水平可靠性的主導因素是由于電流流動時功率開關(guān)的開關(guān)引起的功率損耗產(chǎn)生的熱量，減小熱量的產(chǎn)生就能顯著提高可靠性。 多年來小型并網(wǎng)風力發(fā)電機的電力電子技術(shù)已經(jīng)從基于 SCRs 變換轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化 ACDCAC 鏈。 雖然 PCS中較高級別的部件顯示出了較低的可靠 性，反之亦然，較低級別的部件顯示出較高的可 2 靠性，但是影響他們的變量是不同的，這就有可能在可靠性方面產(chǎn)生出變異。對于電力電子遇見可靠性的知識是區(qū)別不同拓撲的關(guān)鍵。 WECS被認為是復雜的系統(tǒng)，包括機械子系統(tǒng)（轉(zhuǎn)子，集線器，和變速箱）和電氣子系統(tǒng)（轉(zhuǎn)換器 /逆變器，整流器，以及控制）和負載。中文 5188字 畢 業(yè) 設 計（論 文） 外 文 文 獻 譯 文 及 原 文 學 生： 學 號： 院 （系）： 電信學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 指導教師： 2020年 6月 10日 1 出處 : Applied Energy, 2020, 86(9): 16171623 小型網(wǎng)絡互聯(lián)風力發(fā)電機功率器件可靠性分析 Md. Arifujjaman, . Iqbal, . Quaicoe 摘要 ： 基于風力渦輪機的小型永磁發(fā)電機（ PMG）的網(wǎng)絡互聯(lián)需要一個功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由橋式整流器， DCDC變換器和并網(wǎng)逆變器組成。 關(guān)鍵詞： 可再生能源，風能，電力電子，并網(wǎng)逆變器，永磁發(fā)電機，小型風力發(fā)電機，開關(guān)損耗，可靠性，平均故障間隔時間 1 緒論 隨著并網(wǎng)和離網(wǎng)應用的大型風能變換系統(tǒng)的廣泛應用，小型變換系統(tǒng)也迅速的發(fā)展。對于一個機電系統(tǒng) 的可靠性計算要將電壓或電流作為一個變量進行考慮 [1]，但是電力電子元件的可靠性要受到溫度變化的影響 [2]。這些數(shù)據(jù)將整流器，轉(zhuǎn)換器和逆變器看做是一個整體系統(tǒng)而忽視了他們在不同的用戶操作點之間的不同，此外，為了滿足某些標準的整體系統(tǒng)的要求，同一系統(tǒng)可能有不同的組成部分。 本文安排如下：基于小型風力渦輪機的并網(wǎng)永磁發(fā)電機 PCS系統(tǒng)在第 2節(jié)講述；接下來在第 3節(jié)講述的是 SWT公布的數(shù)據(jù)的最常見故障組件的確定；第 4節(jié)在電力電子技術(shù)的可靠性分析之后介紹了轉(zhuǎn)換損失的數(shù)學分析；最后，第 5節(jié)講述了本研究的結(jié)果和重要的結(jié)論。但是此結(jié)構(gòu)的缺點是通過逆變器來實現(xiàn)并網(wǎng)，但是這種風力發(fā)電中使用的逆變器主要是在光伏發(fā)電中使用，可靠性不能確定，并且早起的研究也 是從幾個主要的方面來增加其可靠性。根據(jù)荷蘭大型風力放電機項目 DOWE提供的數(shù)據(jù)，由德國 The Scientific Monitoring and Evaluation Programme (WMEP)[8],瑞典 Elsfork[17]和德國（ LWK）Landwirtschaftskammer,SchleswingHolstein[18]公布的數(shù)據(jù)和評價方案展現(xiàn)在圖 2 中。本文中的損耗計算側(cè)重于半導體器件的開通損耗和開關(guān)損耗。去除緩沖電路，逆變器包括四個開關(guān)器件和四個反并聯(lián)的二極管構(gòu)成就像圖 1中所示。 JAlossAJ RPTT ?? （ 16） 5 losP 是半導體器件產(chǎn)生的功率損耗（ 包括開通損耗和開關(guān)損耗），并且根據(jù) 現(xiàn) losP 可以用每一個組件來代替。假定發(fā)電機的速度與三相橋式整流電路輸出的電壓值成正比，額定風速條件下這個電壓值是 280V。由于相對于風力發(fā)電機組通常 1520 年的壽命，可以看出有必要更換使整個系統(tǒng)變的脆弱的 MTBF值為 6年的器件。從文獻中可以看出逆變器最可靠的。這就產(chǎn)生了一個重要的觀點，系統(tǒng)在較低的（更高）的開關(guān)頻率將增加（減少）的效率和平均無故障時間，但變化的 MTBF 是微不足道的。系統(tǒng)中最不可靠的部分影響逆變器功率調(diào)節(jié)