具备无功输出能力的光伏逆变器IGBT可靠性分析.pdfVIP

第45卷第6期太阳能学报Vol.45，No.6

2024年6月ACTAENERGIAESOLARISSINICAJun.，2024

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0198文章编号：0254-0096（2024）06-0296-07

具备无功输出能力的光伏逆变器IGBT可靠性分析

12333

张波，高远，李铁成，胡雪凯，王磊

（1.华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室，保定071003；2.东南大学电气工程学院，南京210096；

3.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，石家庄050021）

摘要：提出一种基于数据驱动的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）可靠性评估方法，根据光伏电源有功功率、无功功率、太阳辐照

度、环境温度定量分析光伏逆变器IGBT可靠性。该方法利用LightGBM机器学习模型刻画IGBT工况和IGBT结温之间的非线

性映射关系，有效解决了IGBT可靠性评估中IGBT结温计算耗时长、依赖模型参数的问题。最后，基于IEEE33节点配电系统

对参与配电网无功调控的光伏逆变器IGBT可靠性进行量化评估分析。

关键词：太阳能；配电网；光伏逆变器；可靠性分析；LightGBM模型；结温

中图分类号：TM615文献标志码：A

本文首先研究光伏电源参与配电网无功调控对IGBT

0引言

可靠性的影响规律，然后提出基于数据驱动的IGBT可靠性

光伏逆变器具备无功支撑能力，通过参与配电网无功电评估方法，提升IGBT结温计算效率，降低可靠性评估结果

压优化可降低配电网网损同时使得配电网电压运行在安全对IGBT热电参数的依赖程度，并利用IEEE33节点典型配

范围内。但光伏电源输出无功功率加重了光伏逆变器工作电系统定量分析参与配电网无功调控下的光伏逆变器

负担，造成光伏逆变器中绝缘栅双极型晶体管（insulatedgateIGBT可靠性。

bipolartransistor,IGBT）运行可靠性降低，进而增加光伏发电1光伏电源参与配电网无功调控

系统检修与维护成本。

光伏电源输出功率示意图如图1所示。光伏逆变器工

IGBT可靠性分析是光伏逆变器可靠性分析的重要环

作在点时可向电网传送最大有功功率与无功功率，

［1］aPmppQ

节，IGBT是光伏逆变器中的核心器件，在光伏逆变器中所

若需增加无功输出可令其工作点向点移动，此时光伏逆变

［2］b

有器件失效概率占比最高。传统IGBT寿命和可靠性多是