一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法及系统与流程

1.本发明涉及微电网可靠性分析技术领域，更具体地，涉及一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法及一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估系统。


背景技术：

2.随着世界各国对能源发展和能源转型的重视，新能源得到快速发展。伴随着大量分布式电源接入电网，其不可控制和难以管理的特点，给电能质量、电网安全性和稳定性带来很大影响。微电网技术通过有效提高电网对分布式电源的接纳能力，改善网络的供电质量和可靠性，受到国内外研究工作者的广泛关注并得到迅速发展。
3.除各种形式的可再生能源发电系统外，微电网中电动汽车作为可控负载参与微电网的需求响应，微电网中加入储能系统来解决由于出力的间歇性及并网运行和孤岛运行切换时造成的功率缺额，微电网中引入大量的电力变流器来灵活连接各种形式的能源。由于微电网的复杂结构，对微电网的可靠性和运行控制有更高的要求。
4.然而，据统计超过30％的电力电子变流器故障由功率器件引起，由电力电子器件组成的电力变流器作为能量转换及传输的重要环节，需要承受较大的电应力及热应力，热应力是影响电力电子器件可靠性的主要因素。在电力电子器件运行期间，功率损耗以热的形式发散。过高的热量会直接导致器件因结温过高击穿，而且结温波动会加速功率模块的老化，导致热机械故障。因此，电力电子器件故障对微电网可靠性具有不可忽略的影响。
5.传统的微电网可靠性分析均从系统角度出发，对分布式电源出力特性、储能系统运行特性、微网孤岛运行特性、负荷时序性及保护装置的可用性对微电网的可靠性进行评估，但未考虑到电力电子器件故障对微电网可靠性的影响。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法及系统，基于电力电子器件的寿命分析，对微电网的可靠性进行了分析。
7.作为本发明的第一个方面，提供一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法，包括：
8.步骤s1：采集历史天气数据，其中，所述历史天气数据包括历史光照强度、历史环境温度和历史风速；
9.步骤s2：根据所述历史天气数据，计算得到光伏发电机的实时输出功率和风力发电机的实时输出功率；
10.步骤s3：根据所述光伏发电机的实时输出功率或者风力发电机的实时输出功率，计算得到微电网中变流器的实时功率损耗；
11.步骤s4：建立变流器的瞬态热阻网络模型，并将所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度输入到所述变流器的瞬态热阻网络模型中，以输出变流器结温的瞬态响应曲线；
12.步骤s5：根据所述变流器结温的瞬态响应曲线对所述变流器的寿命进行分析，以得到微电网的可靠性评估结果；
13.步骤s6：输出所述微电网的可靠性评估结果。
14.进一步地，所述根据所述历史天气数据，计算得到光伏发电机的实时输出功率和风力发电机的实时输出功率，还包括：
15.所述光伏发电机实时输出功率p
pv
的计算公式如下：
[0016][0017]
η(t)＝1-0.0045
·
(t-tr)
[0018]
其中，p
pvr
为光伏发电机的额定输出功率，s为历史光照强度，sr为基准光照强度，t为历史环境温度，tr为基准环境温度；所述光伏发电机的额定输出功率p
pvr
、基准光照强度sr和基准环境温度tr通过预先设定得到；
[0019]
所述风力发电机实时输出功率pw的计算公式如下：
[0020][0021]
其中，p
wr
为风力发电机的额定输出功率，v为风力发电机所在地的实际风速，v
ci
为切入风速，v
co
为切出风速，vr为额定风速；
[0022]
当实际风速v小于等于所述切入风速v
ci
，或者大于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机停止运行并从微电网解列；
[0023]
当实际风速v大于等于所述切入风速v
ci
，且小于等于所述额定风速vr时，所述风力发电机并网发电；
[0024]
当实际风速v大于等于所述额定风速vr，且小于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机的出力为所述额定输出功率p
wr
。
[0025]
进一步地，所述根据所述光伏发电机的实时输出功率或者风力发电机的实时输出功率，计算得到微电网中变流器的实时功率损耗，还包括：
[0026]
所述变流器的实时功率损耗包括通态损耗和开关损耗两部分，所述变流器为基于igbt器件的三相逆变器；
[0027]
所述变流器中igbt的通态损耗p
on_t
和开关损耗p
fw_t
的计算公式分别如下：
[0028][0029][0030]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；m为igbt工作时的占空比；v
ce0
为参考温度下的阈值电压；tcv、tcr为导通特性曲线的温度系数；tj为igbt结温；r
ce0
为参考温度下的导通电阻；f
sw
为igbt频率；e
on
、e
off
分别为参考参数下igbt的开通损耗和关断损耗；i
ref
、v
ref
、t
ref
分别为开关
损耗的参考电流、参考电压、参考结温；ki为开关损耗随电流变化的指数系数；kv为开关损耗随电压变化的指数系数；tc
esw
为开关损耗的温度系数；
[0031]
所述变流器中二极管的通态损耗p
on_d
和开关损耗p
fw_d
的计算公式分别如下：
[0032][0033][0034]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；v
f0
为二极管在25
°
下的开启电压；r
f0
为二极管在25
°
下的导通电阻；m'是二极管工作时的占空比；e
on_d
、e
off_d
分别为参考参数下二极管的开通损耗和关断损耗；tc
err
是二极管中开关损耗的温度系数；t
j_d
为igbt结温。
[0035]
进一步地，所述建立变流器的瞬态热阻网络模型，并将所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度输入到所述变流器的瞬态热阻网络模型中，以输出变流器结温的瞬态响应曲线，还包括：
[0036]
获取所述变流器瞬态热阻网络模型的参数；
[0037]
根据所述变流器瞬态热阻网络模型的参数，得到瞬态热阻的表达式，所述瞬态热阻z
th
的表达式如下：
[0038][0039]
其中，ri为瞬态热阻网络模型中的热阻，τi为时间常数，t为时间变量；
[0040]
将所述瞬态热阻z
th
的表达式经过拉普拉斯变换转化到频域，得到频域热阻网络z(s)的表达式，所述频域热阻网络z(s)的表达式如下：
[0041][0042]
其中，c
th
为频域热容；s为复频率；r
th
为频域热阻；τ为时间常数；
[0043]
根据所述频域热阻网络z(s)的表达式、所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度，计算得到变流器结温tj，所述变流器结温tj的计算公式如下：
[0044][0045]
其中，p
on
为变流器的通态损耗；p
fw
为变流器的开关损耗；ta为当前环境温度。
[0046]
进一步地，所述根据所述变流器结温的瞬态响应曲线对所述变流器的寿命进行分析，以得到微电网的可靠性评估结果，还包括：
[0047]
所述变流器寿命nf的计算公式如下：
[0048][0049]
其中，nf为变流器的循环次数，即寿命；a为常数；δtj为变流器的结温幅值；tm为平均结温，ea为与变流器材料相关的活化能，r是玻尔兹曼常数。
[0050]
作为本发明的第二个方面，提供一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估系统，包括：
[0051]
采集模块，用于采集历史天气数据，其中，所述历史天气数据包括历史光照强度、历史环境温度和历史风速；
[0052]
第一计算模块，用于根据所述历史天气数据，计算得到光伏发电机的实时输出功率和风力发电机的实时输出功率；
[0053]
第二计算模块，用于根据所述光伏发电机的实时输出功率或者风力发电机的实时输出功率，计算得到微电网中变流器的实时功率损耗；
[0054]
建立模块，用于建立变流器的瞬态热阻网络模型，并将所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度输入到所述变流器的瞬态热阻网络模型中，以输出变流器结温的瞬态响应曲线；
[0055]
分析模块，用于根据所述变流器结温的瞬态响应曲线对所述变流器的寿命进行分析，以得到微电网的可靠性评估结果；
[0056]
输出模块，用于输出所述微电网的可靠性评估结果。
[0057]
进一步地，所述光伏发电机实时输出功率p
pv
的计算公式如下：
[0058][0059]
η(t)＝1-0.0045
·
(t-tr)
[0060]
其中，p
pvr
为光伏发电机的额定输出功率，s为历史光照强度，sr为基准光照强度，t为历史环境温度，tr为基准环境温度；所述光伏发电机的额定输出功率p
pvr
、基准光照强度sr和基准环境温度tr通过预先设定得到；
[0061]
所述风力发电机实时输出功率pw的计算公式如下：
[0062][0063]
其中，p
wr
为风力发电机的额定输出功率，v为风力发电机所在地的实际风速，v
ci
为切入风速，v
co
为切出风速，vr为额定风速；
[0064]
当实际风速v小于等于所述切入风速v
ci
，或者大于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机停止运行并从微电网解列；
[0065]
当实际风速v大于等于所述切入风速v
ci
，且小于等于所述额定风速vr时，所述风力发电机并网发电；
[0066]
当实际风速v大于等于所述额定风速vr，且小于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机的出力为所述额定输出功率p
wr
。
[0067]
进一步地，所述变流器的实时功率损耗包括通态损耗和开关损耗两部分，所述变流器为基于igbt器件的三相逆变器；
[0068]
所述变流器中igbt的通态损耗p
on_t
和开关损耗p
fw_t
的计算公式分别如下：
[0069]
[0070][0071]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；m为igbt工作时的占空比；v
ce0
为参考温度下的阈值电压；tcv、tcr为导通特性曲线的温度系数；tj为igbt结温；r
ce0
为参考温度下的导通电阻；f
sw
为igbt频率；e
on
、e
off
分别为参考参数下igbt的开通损耗和关断损耗；i
ref
、v
ref
、t
ref
分别为开关损耗的参考电流、参考电压、参考结温；ki为开关损耗随电流变化的指数系数；kv为开关损耗随电压变化的指数系数；tc
esw
为开关损耗的温度系数；
[0072]
所述变流器中二极管的通态损耗p
on_d
和开关损耗p
fw_d
的计算公式分别如下：
[0073][0074][0075]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；v
f0
为二极管在25
°
下的开启电压；r
f0
为二极管在25
°
下的导通电阻；m'是二极管工作时的占空比；e
on_d
、e
off_d
分别为参考参数下二极管的开通损耗和关断损耗；tc
err
是二极管中开关损耗的温度系数；t
j_d
为igbt结温。
[0076]
进一步地，所述建立模块具体用于，
[0077]
获取所述变流器瞬态热阻网络模型的参数；
[0078]
根据所述变流器瞬态热阻网络模型的参数，得到瞬态热阻的表达式，所述瞬态热阻z
th
的表达式如下：
[0079][0080]
其中，ri为瞬态热阻网络模型中的热阻，τi为时间常数，t为时间变量；
[0081]
将所述瞬态热阻z
th
的表达式经过拉普拉斯变换转化到频域，得到频域热阻网络z(s)的表达式，所述频域热阻网络z(s)的表达式如下：
[0082][0083]
其中，c
th
为频域热容；s为复频率；r
th
为频域热阻；τ为时间常数；
[0084]
根据所述频域热阻网络z(s)的表达式、所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度，计算得到变流器结温tj，所述变流器结温tj的计算公式如下：
[0085][0086]
其中，p
on
为变流器的通态损耗；p
fw
为变流器的开关损耗；ta为当前环境温度。
[0087]
进一步地，所述变流器寿命nf的计算公式如下：
[0088][0089]
其中，nf为变流器的循环次数，即寿命；a为常数；δtj为变流器的结温幅值；tm为平均结温，ea为与变流器材料相关的活化能，r是玻尔兹曼常数。
[0090]
本发明提供的基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法及系统具有以下优点：
[0091]
(1)从变流器的角度分析了微电网的可靠性，根据历史天气数据建立了分布式电源变流器的出力模型、功率损耗模型和热模型，并使用雨流计数法对变流器的寿命进行建模，并估计可靠性；
[0092]
(2)所采用的可靠性评价模型在微电网运行可靠性分析中具有一定的作用；未来，随着模型和数据精度的提高，对微电网的可靠性评估具有重要意义。
附图说明
[0093]
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
[0094]
图1为本发明基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法的流程图。
[0095]
图2为本发明基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法的具体实施方式流程图。
[0096]
图3为本发明提供的变流器的结构示意图。
[0097]
图4为本发明提供的瞬态热阻网络模型的结构示意图。
具体实施方式
[0098]
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法及系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0099]
在本实施例中提供了一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法，如图1所示，基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法包括：
[0100]
步骤s1：采集历史天气数据，其中，所述历史天气数据包括历史光照强度、历史环境温度和历史风速；
[0101]
步骤s2：根据所述历史天气数据，计算得到光伏发电机的实时输出功率和风力发电机的实时输出功率；
[0102]
步骤s3：根据所述光伏发电机的实时输出功率或者风力发电机的实时输出功率，计算得到微电网中变流器的实时功率损耗；
[0103]
步骤s4：建立变流器的瞬态热阻网络模型，并将所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度输入到所述变流器的瞬态热阻网络模型中，以输出变流器结温的瞬态响应曲线；
[0104]
步骤s5：根据所述变流器结温的瞬态响应曲线对所述变流器的寿命进行分析，以得到微电网的可靠性评估结果；
[0105]
步骤s6：输出所述微电网的可靠性评估结果。
[0106]
本专利从分布式发电出力受天气波动的角度研究微电网供电的可靠性。如图2所示，首先介绍了分布式电源变流器的出力模型、损耗模型和热模型，并使用雨流计数法对变流器的寿命和可靠性进行。
[0107]
(1)基于历史天气数据估计微电网出力
[0108]
1)光伏发电机出力模型
[0109]
光伏发电机的输出功率与光照强度、环境温度、额定输出功率参数等因素有关。忽略其他因素的影响，仅考虑光照强度和环境温度。基于光伏发电机某小时的光照辐射度s，则所述光伏发电机实时输出功率p
pv
的计算公式如下：
[0110][0111]
η(t)＝1-0.0045
·
(t-tr)
[0112]
其中，p
pvr
为光伏发电机的额定输出功率，s为历史光照强度，sr为基准光照强度，t为历史环境温度，tr为基准环境温度，tr一般设定为25℃；所述光伏发电机的额定输出功率p
pvr
、基准光照强度sr和基准环境温度tr通过预先设定得到；η(t)指中间值，不具有物理含义；
[0113]
2)风力发电机出力模型
[0114]
风力发电机的输出功率与风速、环境温度、风机转换效率等因素有关，忽略其他因素的影响，仅考虑风速。风力发电机的实时输出功率与风速的关系可近似用分段函数表示：
[0115][0116]
其中，p
wr
为风力发电机的额定输出功率，v为风力发电机所在地的实际风速，v
ci
为切入风速，v
co
为切出风速，vr为额定风速；
[0117]
当实际风速v小于等于所述切入风速v
ci
，或者大于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机停止运行并从微电网解列；
[0118]
当实际风速v大于等于所述切入风速v
ci
，且小于等于所述额定风速vr时，所述风力发电机并网发电；
[0119]
当实际风速v大于等于所述额定风速vr，且小于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机的出力为所述额定输出功率p
wr
。
[0120]
(2)变流器的功率损耗估计
[0121]
根据出力模型可以对变流器的输出电压和电流进行估计，进而得到变流器的功率损耗模型。微电网中连接各种分布式电源的变流器通常为基于igbt器件的三相逆变器，如图3所示，可知交流母线电压为标准供电电压。电力电子器件在运行过程中的功率损耗是产生热量的根本原因。所述变流器的实时功率损耗包括通态损耗和开关损耗两部分，可根据器件官方数据手册和经验公示对其进行估计；igbt为绝缘栅双极型晶体管；
[0122]
所述变流器中igbt的通态损耗p
on_t
和开关损耗p
fw_t
的计算公式分别如下：
[0123][0124]
[0125]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；m为igbt工作时的占空比；v
ce0
为参考温度下的阈值电压；tcv、tcr为导通特性曲线的温度系数；tj为igbt结温；r
ce0
为参考温度下的导通电阻；f
sw
为igbt频率；e
on
、e
off
分别为参考参数下igbt的开通损耗和关断损耗；i
ref
、v
ref
、t
ref
分别为开关损耗的参考电流、参考电压、参考结温；ki为开关损耗随电流变化的指数系数，约为1；kv为开关损耗随电压变化的指数系数，约为1.3～1.4；tc
esw
为开关损耗的温度系数，约为0.0031/k；
[0126]
所述变流器中二极管的通态损耗p
on_d
和开关损耗p
fw_d
的计算公式分别如下：
[0127][0128][0129]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；v
f0
为二极管在25
°
下的开启电压；r
f0
为二极管在25
°
下的导通电阻；m'是二极管工作时的占空比；e
on_d
、e
off_d
分别为参考参数下二极管的开通损耗和关断损耗；tc
err
是二极管中开关损耗的温度系数，大约为0.0061/k；t
j_d
为igbt结温。
[0130]
(3)变流器结温估计
[0131]
根据上面的分析可知，igbt和二极管的热电之间存在耦合关系，变流器的功率损耗受结温影响，同时结温变化是环境温度与功率损耗产生的热量共同作用的结果。因此，需要建立变流器的热模型(瞬态热阻网络模型)，如图4所示，通过输入功率损耗和当前环境温度得到变流器结温的瞬态响应曲线。
[0132]
标准器件在出厂时，厂家已经对其热阻进行测量，并在数据手册中给出foster热网络模型(瞬态热阻网络模型)的参数；
[0133]
所述瞬态热阻z
th
的表达式如下：
[0134][0135]
其中，ri为瞬态热阻网络模型中的热阻，τi为时间常数，t为时间变量；
[0136]
将所述瞬态热阻z
th
的表达式经过拉普拉斯变换转化到频域，得到频域热阻网络z(s)的表达式，所述频域热阻网络z(s)的表达式如下：
[0137][0138]
其中，c
th
为频域热容；s为复频率；r
th
为频域热阻；τ为时间常数；
[0139]
根据所述频域热阻网络z(s)的表达式、所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度，计算得到变流器结温tj，所述变流器结温tj的计算公式如下：
[0140][0141]
其中，p
on
为变流器的通态损耗；p
fw
为变流器的开关损耗；ta为当前环境温度。
[0142]
(4)变流器寿命估计
[0143]
在igbt模块中，其主要的疲劳失效机理键合线脱落和焊层疲劳老化均是由于其承
受的交变的温度产生的热应力所致，根据结温变化曲线可以对igbt功率模块的老化和寿命进行估计。根据线性累积损伤理论，采用雨流计数法计算疲劳损伤结果，寿命模型表达式如下：
[0144][0145]
其中，nf为变流器的循环次数，即寿命；a为与器件特性、工艺等相关的常数；δtj为变流器的结温幅值；tm为平均结温，ea为与变流器材料相关的活化能，r是玻尔兹曼常数。
[0146]
作为本发明的另一实施例，提供一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估系统，其中，包括：
[0147]
采集模块，用于采集历史天气数据，其中，所述历史天气数据包括历史光照强度、历史环境温度和历史风速；
[0148]
第一计算模块，用于根据所述历史天气数据，计算得到光伏发电机的实时输出功率和风力发电机的实时输出功率；
[0149]
第二计算模块，用于根据所述光伏发电机的实时输出功率或者风力发电机的实时输出功率，计算得到微电网中变流器的实时功率损耗；
[0150]
建立模块，用于建立变流器的瞬态热阻网络模型，并将所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度输入到所述变流器的瞬态热阻网络模型中，以输出变流器结温的瞬态响应曲线；
[0151]
分析模块，用于根据所述变流器结温的瞬态响应曲线对所述变流器的寿命进行分析，以得到微电网的可靠性评估结果；
[0152]
输出模块，用于输出所述微电网的可靠性评估结果。
[0153]
优选地，所述光伏发电机实时输出功率p
pv
的计算公式如下：
[0154][0155]
η(t)＝1-0.0045
·
(t-tr)
[0156]
其中，p
pvr
为光伏发电机的额定输出功率，s为历史光照强度，sr为基准光照强度，t为历史环境温度，tr为基准环境温度；所述光伏发电机的额定输出功率p
pvr
、基准光照强度sr和基准环境温度tr通过预先设定得到；
[0157]
所述风力发电机实时输出功率pw的计算公式如下：
[0158][0159]
其中，p
wr
为风力发电机的额定输出功率，v为风力发电机所在地的实际风速，v
ci
为切入风速，v
co
为切出风速，vr为额定风速；
[0160]
当实际风速v小于等于所述切入风速v
ci
，或者大于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机停止运行并从微电网解列；
[0161]
当实际风速v大于等于所述切入风速v
ci
，且小于等于所述额定风速vr时，所述风力发电机并网发电；
[0162]
当实际风速v大于等于所述额定风速vr，且小于等于所述切出风速v
co
时，所述风力发电机的出力为所述额定输出功率p
wr
。
[0163]
优选地，所述变流器的实时功率损耗包括通态损耗和开关损耗两部分，所述变流器为基于igbt器件的三相逆变器；
[0164]
所述变流器中igbt的通态损耗p
on_t
和开关损耗p
fw_t
的计算公式分别如下：
[0165][0166][0167]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；m为igbt工作时的占空比；v
ce0
为参考温度下的阈值电压；tcv、tcr为导通特性曲线的温度系数；tj为igbt结温；r
ce0
为参考温度下的导通电阻；f
sw
为igbt频率；e
on
、e
off
分别为参考参数下igbt的开通损耗和关断损耗；i
ref
、v
ref
、t
ref
分别为开关损耗的参考电流、参考电压、参考结温；ki为开关损耗随电流变化的指数系数；kv为开关损耗随电压变化的指数系数；tc
esw
为开关损耗的温度系数；
[0168]
所述变流器中二极管的通态损耗p
on_d
和开关损耗p
fw_d
的计算公式分别如下：
[0169][0170][0171]
其中，i
out
为负载电流的有效值，i
out
由所述光伏发电机实时输出功率p
pv
或所述风力发电机实时输出功率pw计算得到；v
f0
为二极管在25
°
下的开启电压；r
f0
为二极管在25
°
下的导通电阻；m'是二极管工作时的占空比；e
on_d
、e
off_d
分别为参考参数下二极管的开通损耗和关断损耗；tc
err
是二极管中开关损耗的温度系数；t
j_d
为igbt结温。
[0172]
优选地，所述建立模块具体用于，
[0173]
获取所述变流器瞬态热阻网络模型的参数；
[0174]
根据所述变流器瞬态热阻网络模型的参数，得到瞬态热阻的表达式，所述瞬态热阻z
th
的表达式如下：
[0175][0176]
其中，ri为瞬态热阻网络模型中的热阻，τi为时间常数，t为时间变量；
[0177]
将所述瞬态热阻z
th
的表达式经过拉普拉斯变换转化到频域，得到频域热阻网络z(s)的表达式，所述频域热阻网络z(s)的表达式如下：
[0178][0179]
其中，c
th
为频域热容；s为复频率；r
th
为频域热阻；τ为时间常数；
[0180]
根据所述频域热阻网络z(s)的表达式、所述变流器的实时功率损耗和当前环境温度，计算得到变流器结温tj，所述变流器结温tj的计算公式如下：
[0181][0182]
其中，p
on
为变流器的通态损耗；p
fw
为变流器的开关损耗；ta为当前环境温度。
[0183]
优选地，所述变流器寿命nf的计算公式如下：
[0184][0185]
其中，nf为变流器的循环次数，即寿命；a为常数；δtj为变流器的结温幅值；tm为平均结温，ea为与变流器材料相关的活化能，r是玻尔兹曼常数。
[0186]
本发明提出了一种基于历史天气条件的微电网可靠性评估方法，基于电力电子器件的寿命分析，对微电网的可靠性进行了分析，其中采用历史天气数据对各种形式的分布式电源出力及功率损耗进行分析，基于功率损耗和建立的igbt热电模型得到结温变化曲线，最后根据结温变化曲线对微网中变流器的可靠性进行分析。
[0187]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。