越来越多的可再生能源作为分布式发电(Distributed generation,DG)系统接入大电网,对并网变换器工作能力的要求也越来越高。为了降低分布式发电系统中电能质量的治理成本、提高并网变换器的性价比,多功能变换器被设计并开始广泛应用。多功能变换器同时具备了输出有功、无功补偿和谐波抑制等功能,通常在输出有功的基础上将功率裕量用来补偿无功或者谐波。然而不同的补偿类型对功率器件造成的温升不同,在不加控制时,很可能引起温度过热而烧坏器件,从而影响系统的可靠性。针对这一问题本文对不同工况时多功能变换器功率器件的结温进行了分析,并提出优化控制策略使其工作在结温安全范围内。具体研究工作如下:首先,简单介绍了多功能变换器的国内外研究现状,分析了对功率模块损耗和热的研究状况。其次,在分析IGBT的工作原理和运行特性基础上指出其导通和开关过程中产生损耗的原因。功率损耗能产生热量,使结温升高,因此建立了电热耦合模型的框架。在电模型中研究了 IGBT和反并联二极管的导通、开关损耗计算方法;在热模型中先介绍了传热的基础理论,热阻抗的影响因素,再在分析了两种RC等效热网络的特点基础上选取合适的Foster结构作为电热转换的等效模型。然后,在电热偶合模型的基础上使用Matlab/Simulink建立电热仿真模型。在保证变换器工作在额定功率的前提下,对工作在单一工作情况时IGBT和二极管的损耗和结温变化进行了仿真分析。得出指令电流为谐波时造成损耗最大,结温最高,有功指令电流次之,无功指令电流最小的实验结果。最后,对变换器工作在混合工况时造成的损耗和结温进行了对比分析。分析验证了变换器输出功率因数越高IGBT损耗越大、结温越高,二极管损耗越小、结温越低的结论。对不同混合工况下损耗和结温的仿真对比分析中得出变换器额定功率下,结温的升降受影响较大的指令电流所占比例的变化决定。据此,针对传统多功能变换器功率裕量不考虑温升变化任意补偿的现状提出优化策略,保证功率器件工作在安全结温,提高了系统运行的可靠性。