高可靠性的电力电子功率模块是风电变流器安全稳定性的基本保证，然而，风电机组复杂运行工况及接入电网条件对功率模块运行可靠性影响明显。现有研究表明由于双馈风电机侧变流器（Rotor Side Converter，RSC）长期处于低频运行状态，相比于网侧变流器（Grid Side Converter，GSC），功率模块的结温波动更为剧烈，其疲劳失效导致停机风险增加。此外，大规模风电并网引发的次同步振荡（Sub-synchronous Oscillation，SSO）会在双馈风电机组转子绕组中感应产生间谐波电流（Inter Harmonic Current，IHC），降低RSC的运行可靠性。为了提高双馈风电变流器在同步转速运行工况和次同步扰动下的运行可靠性，本文以RSC功率模块为研究对象，分析其在不同运行场景下的结温分布规律，提出相应的结温波动抑制策略。
　　本文主要研究内容包括：
　　①针对功率模块内部并联芯片间动态不均流导致损耗分布存在差异，传统结温计算方法难以准确反映功率模块内部热分布的问题，提出考虑模块内部封装杂散电感影响的功率模块动态结温计算方法。首先，建立考虑杂散电感的绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）等效电路模型，仿真验证功率模块内部并联芯片间电流分布不均机理。然后，定量推导杂散电感与开关损耗的关系，结合计及芯片间热耦合效应的热网络模型，提出功率模块动态结温计算方法，并进行实验验证。最后，建立计及杂散电感影响的双馈风电变流器功率模块电热仿真模型，分析变流器功率模块的结温分布规律。
　　②针对同步运行工况下现有结温波动抑制策略难以兼顾机组运行效率的问题，提出一种基于直接功率预测控制（Direct Power Predictive Control，DPPC）的结温波动抑制策略。首先，从双馈感应发电机（Doubly-fed Induction Generator，DFIG）电压和磁链方程出发，以实现机组最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）为目标，建立预测模型和目标函数。其次，基于DPPC策略，结合功率模块动态结温计算模型，分析机组在亚/超同步工况下往复运行时RSC功率模块的动态结温波动、不同运行工况下的稳态结温波动及机组运行效率。最后，通过与现有结温波动抑制策略下功率模块结温波动抑制效果及机组运行效率进行比较，验证所提控制策略的有效性。
　　③针对大规模风电场接入电网引发的SSO可能降低双馈风电变流器运行可靠性的问题，开展次同步扰动下RSC功率模块结温分析及抑制策略研究。首先，基于DFIG电压和磁链方程，推导次同步扰动引起的转子IHC解析模型，分析不同电网扰动频率与不同运行工况下转子IHC特性。其次，获取IHC影响下功率模块的损耗和结温分布规律，并进行实验验证。最后，在DPPC策略的基础上提出基于功率补偿的结温波动抑制策略，仿真获取次同步扰动下基于所提控制策略的功率模块结温分布，并与现有基于附加滤波控制的振荡抑制策略下功率模块的结温分布进行比较分析。
　　论文研究的双馈风电变流器功率模块动态结温分布规律及抑制策略，对准确分析功率模块结温变化，有效降低结温波动，提高双馈风电变流器可靠性及运行效率奠定基础。