MMC子模块结温波动优化预测控制策略与可靠性分析

"基于MMC结温波动优化的预测控制策略及其可靠性分析" 本文主要探讨了针对模块化多电平换流器（MMC）中IGBT子模块的结温波动优化问题，以及这种优化如何影响系统的可靠性。MMC作为一种重要的电力电子设备，广泛应用于柔性直流输电系统，其性能和稳定性直接影响到整个电力系统的运行。由于IGBT子模块的平均结温和结温波动对其失效率有显著影响，因此，降低结温波动对于提高系统的可靠性至关重要。 作者在热平衡算法的基础上提出了一种新的控制策略。该策略旨在在保持子模块电容电压波动不变的同时，通过调整子模块的投切过程，减小结温分布的差异和结温波动。为了实现这一目标，他们引入了预测控制，利用预测的下一个控制周期内器件的结温信息，来优化控制策略，以尽可能接近结温波动的最小理论幅值ΔTmin，并降低不同子模块间结温波动的差异。 文章还应用了Coffin-Manson寿命模型和线性累计损伤理论，这是两种常用的可靠性评估方法。Coffin-Manson模型用于描述材料疲劳失效与应力循环之间的关系，而线性累计损伤理论则用于估算在多次应力循环后材料的剩余寿命。通过这些理论，作者评估了在温度优化控制策略下的MMC系统的寿命，从而验证了温度控制对提高系统可靠性的有效性。 在MATLAB环境中，作者构建了一个10电平的MMC仿真模型，通过仿真模拟实际操作条件下的温度控制效果。仿真结果证实，实施温度控制策略可以显著改善MMC系统的可靠性，降低了故障率，有利于保障电力系统的稳定运行。 这项工作为 MMC 的热管理提供了新的控制策略，并强调了温度控制在提高系统可靠性方面的关键作用。未来的研究可能会进一步探讨如何在更复杂的工况下优化这种控制策略，或者探索新的方法来更精确地预测和控制IGBT子模块的结温，以进一步提升MMC的性能和可靠性。