低压直流高频隔离AC/DC变换器寿命评估★

刘国伟，郭小易，欧国平，俞鹏飞

（1.深圳供电局有限公司，广东 深圳 518048；2.华南理工大学，广东 广州 510640）

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随着用户对用电安全和电能质量要求的提高，低压直流供电技术在民用建筑、市政用电和精密制造等用电场景逐步地试点应用[1-5]。其中，AC/DC变换器是联系交流配电系统与直流用电系统的重要纽带，实现交直流配用电的功率交换，其寿命对末端连续可靠用电起主导作用。

AC/DC变换器的核心组件是功率半导体和直流支撑电容器，它们的寿命受湿度、电应力和热应力等因素共同作用，以热应力的影响最大[6-7]。针对AC/DC变换器的寿命及可靠性评价已成为国内外学者的关注点：文献[8]分析比较了两种电平变换器、NPC变换器和飞跨电容式变换器的功率损耗，并简要地讨论了几种变换器的可靠性和谐波；文献[9]基于故障物理和蒙特卡洛模拟法比较了在光伏能量转换系统中常用的3种多电平变换器的IGBT模块的寿命；文献[10]提出了一种估计变换器预期寿命的模型，通过使用现场数据和供应商提供的数据作了验证；文献[11]建立了电力电子设备的可靠性模型，分析了电力电子设备对直流配电网可靠性的影响。

用于低压直流供电的高频隔离AC/DC变换器模块能实时地控制电压的幅值和相位，具有灵活调节电流及功率的优点，但其组成元件数量多、布局紧凑、散热困难，其寿命及可靠性评估研究亟待开展。这不仅有助于模块化冗余配置变换器，还有助于制定合理的功率路由策略，开展全生命周期的资产管理。……