随着新能源战略的稳步推进,大量分布式能源的接入给传统配电网带来了巨大挑战。与此同时,直流输配电技术和电力电子技术的发展使得清洁能源以更加灵活的方式接入电网。本文依托贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程,以直流配电中心智能配用电关键设备混合MMC换流器和ISOP型直流变压器为对象,开展器件级、子模块和设备级的可靠性模型研究工作。具体研究内容如下:针对器件级可靠性模型研究,本文从IGBT模块的拓扑结构和失效机制着手,以焊接式IGBT为对象,建立其电热耦合模型,根据示范工程的实测数据计算其瞬时结温,再采用雨流算法提取结温循环信息,并根据Bayerer寿命模型对IGBT模块进行寿命预测,得到其可靠性参数。针对子模块可靠性模型研究,本文介绍了应用于直流配电中心关键设备的三种子模块,详细阐述了其拓扑结构和工作原理。根据三种不同类型子模块的拓扑结构建立不计及相关性的可靠性模型,其次使用Gumbel型Copula函数对相同结构和不同结构子模块构成的串联系统建立计及相关性的可靠性模型,再对其进行解耦得到计及相关性的子模块可靠性模型。以直流配电中心关键设备为例,对MMC桥臂和DAB子模块串联系统进行可靠性模型研究,并分析拓扑结构、冗余度、相关系数对可靠性的影响。针对设备级可靠性模型研究,本文在考虑子模块相关性的基础上,采用元件计数法和故障树分析法,根据直流配电中心混合式MMC换流器、ISOP型直流变压器的拓扑结构和冗余设计进行可靠性模型研究,并对其进行可靠性分析。本文从器件级、子模块和设备级对直流配电关键设备进行可靠性模型研究,分别得到了IGBT模块寿命预测及可靠性参数、计及相关性的子模块解耦可靠性模型以及设备的可靠性参数。完成器件级、子模块和设备级的可靠性模型研究,可为设备的设计与系统可靠性评估提供参考。