維諦技術 高可靠合作伙伴 之 高可靠產品

高可靠是吊車出租的風能變流器（設計篇）

風能變流器是在風能發電系統中連接發電機和電網是吊車出租的重要部件，負責將發電機發出是吊車出租的交流電轉換為幅值頻率和電網一致的交流電進而并網。相對于風機整機其他部件比如葉片、齒輪箱、發電機等，變流器對于惡劣應用條件的忍耐程度相對低下，主要是因為作為電力電子變換部件，變流器內部有大量的功率半導體器件IGBT，其對過電壓過電流等異常條件的耐受時間以mS計算，超過這個時間限度，IGBT就會發生損壞，進而導致風能變流器損壞；另外，IGBT作為一種非常精密的器件，其本身就存在一定的失效率，全球一線IGBT廠商給出的典型失效率為100fit（1fit指在1億小時運行時間內出現1例損壞）。正因為IGBT的特性，提升風能變流器的可靠性，必須恰當的選擇、應用好IGBT。維諦技術依托公司悠久的電力電子產品開發經驗和強大的電力電子技術平臺進行了大量的風能變流器IGBT應用設計。

首先，優先選擇性能參數優異的IGBT。維諦技術在設計風能變流器時，優先選用全球一流廠商的PrimePack封裝的IGBT（Prime——首要的，Pack——封裝；從名字可以看出，這個封裝是IGBT廠家最推崇的），從廠家的數據手冊上看，PrimePack的各項參數也遠遠優于其他封裝。

其他封裝IGBT主要技術參數

PrimePack封裝主要技術參數

其次，對IGBT在變流器中的各種可能的應用條件進行逐項測試，以確保在變流器工作的各種工況下IGBT不會超出數據手冊規定的各項指標界定，包括：

●l 在仿真/半實物仿真平臺上仿真IGBT在各種工況下的電應力；

●l 通過熱仿真，確定在最嚴酷的工況下IGBT的溫升在安全工作范圍；

●l 在雙脈沖平臺測試各種工況下IGBT實際的電應力，滿足IGBT應用的SOA區；

●l 在變流器整機測試中確認IGBT在各種工況下的應力符合IGBT的各項規格。

最后，從基本可靠性模型分析，整個產品的故障概率=單個器件的故障概率的總和，即

不難看出，單元越多，產品越復雜，其故障的概率越大。因此，簡化設計是提高產品可靠性的最重要途徑。維諦技術在設計風能變流器時始終貫徹這一原則，在同樣功率等級的變流器容量下，盡量選擇大電流容量/高工作芯溫的IGBT，優先采用兩電平拓撲（一個橋臂只有一個對管IGBT）而非三電平拓撲（N型三電平一個橋臂需要三個對管IGBT），從而減少IGBT的數量；這樣做的直接好處就是極大的提升了變流器的可靠性。舉例來說，一個6MW全功率變流器采用不同拓撲和器件的IGBT數量以及對應的MTBF（僅考慮IGBT 的100fit故障率的情況，一年在網時間8000小時）如下：

依照可靠性的基本邏輯減少IGBT數量的設計，維諦進行了大量的產品實踐：某客戶要求950VAC交流輸出，原本的方案是三電平設計，但可靠性數據非常不理想，客戶不予接受三電平方案；維諦采用高耐壓IGBT器件，在兩電平的拓撲基礎上實現了950VAC的輸出，IGBT的數量有原來72pcs減少到18pcs，提升了可靠性，獲得了客戶的高度評價。某客戶原有4MW全功率變流器，功率部分早先的設計使用PrimePack 1000A IGBT,功率部分需要48pcs，維諦技術在此基礎上進行優化，采用PrimePack+ 1800A IGBT進行設計，功率部分的IGBT數量減少到24pcs，產品尺寸變得更為緊湊，可靠性表現得到進一步提升。

產品的最終可靠性表現受各種各樣因素的影響，而設計則是產品可靠性的基石。維諦技術一直秉持客戶至上、質量第一的精神，以嚴謹科學的設計管理，從流程、方案、過程控制等等入手，在源頭就嚴把質量關。維諦技術堅持做客戶的“高可靠合作伙伴”，以客戶的長期利益為根本，行穩致遠。