【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电变流器寿命评估，尤其涉及一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法及存储介质。
技术介绍
1、统计资料表明，34％的风电变流器故障归因于绝缘栅双极性晶体管(insulatedgate bipolar transistor,igbt)故障。因此，评估风电变流器中igbt模块的可靠性对于降低系统故障率、延长系统服役周期、减小系统维修成本具有重要意义。igbt模块多层材料的热膨胀系数差异较大，在工作过程中承受的热应力各不相同，长期应力的累积是模块疲劳失效的主要原因。
2、雨流算法是一种循环提取的计数方法，作为寿命评估的关键环节，在风电变流器的可靠性研究中得到了广泛应用。雨流算法结合寿命评估模型，可实现结温任务剖面中应力循环的提取与计数，进而得到该任务剖面下器件的寿命消耗。由于任务剖面中采样点众多，计数法产生的微小差异都会对寿命评估结果的准确性产生重要影响。现有风电变流器的寿命评估主要采用传统的四点式雨流计数方法，该方法通过提取两种典型载荷实现随机载荷编制。在实际应用中，四点式雨流计数方法由于其自身的局限性无法直接应用于实测数据，且未能考虑载荷加载时间的影响；因此，采用传统的四点式雨流计数方法对风电变流器健康状态及剩余寿命的评估的准确性不佳。
3、因此，亟需一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法及存储介质，能够更为准确的再现载荷历程，实现风电变流器健康状态及剩余寿命的准确评估。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于改进雨流算法的
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其步骤包括：
3、s1：获取风电变流器器件的结温任务剖面；
4、s2：确定风电变流器器件的寿命评估模型；
5、s3：基于考虑载荷加载时间与非闭合迟滞回线的改进雨流算法对所述寿命评估模型进行结温动强度、静强度以及相应循环周期数的循环计数提取，获得对应结温循环下的失效周期数和所述结温任务剖面下的寿命损失积累值。
6、作为上述方案进一步的改进，在步骤s3中，所述考虑载荷加载时间与非闭合迟滞回线的改进雨流算法的循环计数方法的步骤包括：
7、s31：对离散的结温数据进行滤波除噪，得到连续平滑的单峰-谷曲线；
8、s32：基于材料疲劳失效的理论，获得大小不随时间变化的初始等效温度，如式(1)所示：
9、
10、其中，δt为所述单峰-谷曲线中折线段结温的持续时间，t为结温的采样时间，t为器件结温值，tj为不同采样时间对应的器件结温值，te为初始等效温度，tth为阈值；
11、s33：获得等效温度计算模型，并根据式(2)和式(3)计算获得全循环tj(i+1)-tj(i+2)-tj(i+1)'的等效温度tei+1,new，具体的式(2)和式(3)如下所示：
12、
13、
14、其中，上半循环tj(i+1)-tj(i+2)的等效温度为tei+1，下半循环tj(i+2)-tj(i+3)的等效温度为tei+2；ti+1、ti+2、ti+1'、ti+3表示不同的采样时间，tj(i+1)、tj(i+2)、tj(i+3)表示对应采样时间的结温值，符号∨表示取并集；
15、s34：获得剩余结温历程计算模型，并根据式(4)和式(5)再次计算获得等效温度tei,new，具体的如式(4)和式(5)所示：
16、ti+3'＝ti+3-ti+1'+ti+1 (4)
17、
18、其中，tj(i)-tj(i+1)的等效温度为tei，tj(i)-tj(i+1)的初始等效温度为tei+2；ti、ti+1、ti+3、ti+3'、ti+1'表示不同的采样时间；符号∨表示取并集。
19、作为上述方案进一步的改进，在步骤s31中，获得连续平滑的单峰-谷曲线的步骤如下：
20、获得各折线段的斜率，所述斜率通过式(6)获得，具体式(6)如下所示：
21、
22、其中，t为结温的采样时间，k为两采样点连线的斜率值。
23、作为上述方案进一步的改进，若|ki+1,i+2-ki,i+1|≤ε，ε为控制差，ki,i+1≠0和ki+1,i+2≠0，则此点被吸收，其编号给后一点，后一点的结温值根据斜率和前一点的结温值重新计算，如式(7)所示：
24、
25、作为上述方案进一步的改进，在步骤s2中，所述寿命评估模型选取coffin–manson-arrhenius模型，其表达式如式(8)所示：
26、
27、其中，nf为循环失效周期数；a＝1300；n＝6.14；r为气体常数，等于8.314j/(mol*k)；ea为内能参数，等于0.8ev；
28、δtj为结温波动幅值，也即为结温动强度sa，sa＝|tj(i+2)-tj(i+1)|；tm为结温均值，即为式(2)中的等效温度tei+1,new。
29、作为上述方案进一步的改进，在步骤s3中，所述寿命损失积累值通过式(9)计算获得，具体的式(9)如下所示：
30、
31、nn为某结温循环的作用次数，d为模块的寿命损伤累积值，δtj为结温波动幅值，也即为结温动强度sa，sa＝|tj(i+2)-tj(i+1)|；tm为结温均值，即为式(2)中的等效温度tei+1,new。
32、作为上述方案的进一步的改进，在步骤s1中，所述结温任务剖面的获取方法步骤包括：
33、构建风电变流器的并网模型；
34、建立器件结温的三维损耗查询图表；
35、确定电热耦合模型，获得器件结温数据；
36、结合实际风速得到所述风电变流器器件的结温任务剖面。
37、作为上述方案的进一步的改进，所述建立器件结温的三维耗损查询图表的具体步骤如下：
38、查询器件的数据手册获得在对应电压电流下的各个参数值；
39、根据查询得到的各个参数值，代入式(10)～(13)得到对应的功耗，具体式(10)～(13)如下所示：
40、
41、
42、
43、
44、其中，pcon、pon、poff分别为导通功耗、开关功耗及关断功耗，pav是平均功耗。vce、vdc分别为器件导通压降和母线电压。ic为导通电流，icon、icoff分别为开关和关断瞬间电流；tcon、ton、toff分别为导通时间、开关及关断时间；eon、eoff分别是器件的开关能耗和关断能耗；
45、将器件在开关状态下的功耗相加得到器件的总功耗，然后根据总功耗做出器件结温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，在步骤S3中，所述考虑载荷加载时间与非闭合迟滞回线的改进雨流算法的循环计数方法的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，在步骤S31中，获得连续平滑的单峰-谷曲线的步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，若|ki+1,i-2-ki,i+1|≤ε，ε为控制差，ki,i+1≠0和ki+1,i+2≠0，则此点被吸收，其编号给后一点，后一点的结温值根据斜率和前一点的结温值重新计算，如式(7)所示：
5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，在步骤S2中，所述寿命评估模型选取Coffin–Manson-Arrhenius模型，其表达式如式(8)所示：
6.根据权利要求5所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，在步骤S1中，所述结温任务剖面的获取方法步骤包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，所述建立器件结温的三维耗损查询图表的具体步骤如下：
9.根据权利要求7所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，确定所述电热耦合模型为连续网络模型。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，在步骤s3中，所述考虑载荷加载时间与非闭合迟滞回线的改进雨流算法的循环计数方法的步骤包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，在步骤s31中，获得连续平滑的单峰-谷曲线的步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，若|ki+1,i-2-ki,i+1|≤ε，ε为控制差，ki,i+1≠0和ki+1,i+2≠0，则此点被吸收，其编号给后一点，后一点的结温值根据斜率和前一点的结温值重新计算，如式(7)所示：
5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种基于改进雨流算法的风电变流器寿命评估方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹斌，黄阳岗，罗威，万鹏，尹柳，方灵燕，吴祖文，熊旋，韦卓，章程，傅睿潇，崔丽瑶，罗依雯，艾圣芳，康李一，刘志普，李伟欢，李寻，罗杰宇，杨旭琼，杨思进，饶新亮，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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