在能源危机与环境保护的双重压力下，风电大规模开发利用已成为世界各国改变能源结构的重要措施。近年来，世界各国风电装机规模不断增加，风电转换系统额定容量不断增大。特别地，我国连续多年保持高增长率，风电装机容量已居世界首位。在风电转换系统的设计开发、维护维修、风电场规划、电力系统运行管理等活动中，可靠性的影响越来越突出，开展风电转换系统可靠性相关问题的研究具有重要意义。本文结合国家自然基金项目“风电场可靠性评估的概率模型及其应用”（51077135），进行了风电转换系统可靠性的研究和探索，重点研究了风速对变流器可靠性的影响、风速与气温对风电变压器绝缘寿命评估和容量选择的影响、多发电机及变流器模块并联结构对风电转换系统可靠性的影响、风电转换系统薄弱环节辨识方法等相关问题。基于风速随机变化对风电转换系统变流器运行功率、输入电压、功率损耗等相关参数的影响，建立变流器元件故障率的风速影响模型；进而结合变流器的拓扑结构和故障机理，基于变流器多状态概率模型，建立了风电转换系统变流器及其子系统（机侧变换器、直流环节、网侧变换器等）可靠性的风速影响模型。分析了风速、风机参数（切入风速、额定风速和切除风速）对风电转换系统变流器可靠性的影响。算例表明：风速和风机参数中的额定风速对风电转换系统变流器的可靠性有较大影响，风速与变流器故障率之间的关系曲线和风电转换系统输出功率特性曲线的形状类似；另外，变流器可靠性也具有季节性变化的特征。风电场中变压器运行状态受风速和气温影响，变压器负载率随风速变化而变化。基于IEEE变压器老化模型，建立了计及风速和气温的风电场中变压器绝缘老化评估模型；以此为基础，计及变压器油温、绕组温度、最大负荷系数等运行条件约束，以全寿命周期成本最低为目标函数，建立了风电场中变压器额定容量优化模型。分析了储能装置对风电场中变压器绝缘寿命和容量配置的影响。算例表明：变压器绝缘老化水平与风速相关；经过优化，风电场中，变压器额定容量可极大降低；另外，验证了风电场中变压器额定容量与其全寿命周期成本是正相关关系，即风电场中满足技术约束的最小容量的变压器即是经济上最优的变压器。根据现有多发电机或变流器模块并联的风电转换系统新型结构，提出风电转换系统年度期望风能损失等新的可靠性指标，建立计及风速的可靠性计算解析模型。分析了不同结构对风电转换系统可靠性的影响。算例表明：两种结构改善风电转换系统可靠性的本质不同。基于系统不可靠度由故障元件承担责任和比例分摊的原则，建立了风电转换系统可靠性跟踪模型，以量化风电转换系统各组件对系统可靠性指标的贡献；提出以年度强迫停运损失为风电转换系统薄弱环节判断指标，以综合反映系统可靠性和经济性信息；进而建立风电转换系统薄弱环节辨识模型，给出风电转换系统可靠性跟踪及薄弱环节辨识算法。分析了薄弱环节可靠性改善时系统指标的改善效果。为风电转换系统优化设计提供有用的信息，为运行维护策略的决策提供理论依据。算例表明：双馈风电转换系统中，齿轮箱、桨叶、发电机等是系统较为薄弱的环节，是可靠性设计、系统运行维护的关键部件。