[發(fā)明專利]一種考慮光伏組件配置和功率跟蹤限值影響的光伏逆變器壽命評估方法

有效

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• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113595142B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 張波;楊恩澤
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;保定友源電力科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02M7/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了屬于電力電子應用技術領域的一種考慮光伏組件配置和功率跟蹤控制的光伏逆變器壽命評估方法，包括以下步驟：S1、建立光伏系統(tǒng)的數(shù)學模型以及任務剖面的提取；S2、改變光伏陣列配置和功率跟蹤限值；S3、計算考慮光伏陣列配置和功率跟蹤限值的功率損耗；S4、計算IGBT和電容器的結溫；S5、結溫剖面的提取；S6、計算光伏陣列配置和功率跟蹤限值變化后的IGBT和電容器的壽命；S7、比較光伏逆變器中IGBT和電容器的壽命計算值，以二者中壽命較小值作為光伏逆變器的壽命；S8、計算出不同光伏陣列配置和功率跟蹤限值下的光伏逆變器壽命值。本發(fā)明提高了光伏逆變器壽命評估的準確性，具有工程實用性價值。

技術領域

本發(fā)明屬電力電子應用技術領域，特別涉及一種考慮光伏組件配置和功率跟蹤限值影響的光伏逆變器壽命評估方法。

背景技術

近十年來，光伏系統(tǒng)一直占據(jù)所有可再生能源投資的最大份額，而且隨著光伏組件和安裝成本的下降，將會有更大比例的光伏接入。光伏逆變器作為光伏系統(tǒng)的關鍵部件，為減少光伏發(fā)電成本，提高太陽能發(fā)電的競爭力，對光伏逆變器的可靠性提出了更高的要求。然而作為評估光伏系統(tǒng)成本的指標，最大發(fā)電量和逆變器實際壽命這兩個目標是相互制約的，在這種情況下，需要特別考慮光伏逆變器的設計和控制，以降低系統(tǒng)的能源成本，提高發(fā)電量。光伏逆變器作為連接光伏組件和電網的重要環(huán)節(jié)，其壽命主要受IGBT和電容器的影響，二者導致光伏逆變器故障比例分別高達34％與13.8％。如何在保證光伏逆變器壽命的前提下增加發(fā)電量對降低光伏系統(tǒng)的整體能源成本至關重要。

由于光伏組件成本相對較低，一個常用的解決方案是增大光伏組件配置，故意將光伏組件的額定功率設計的高于光伏逆變器的額定功率，這樣光伏逆變器將在更大比例的時間接近其額定功率運行，從而可以在非高峰生產期間捕獲更多的光伏能量。

最大功率點跟蹤(Maximum?Power?Point?Tracking，MPPT)是一種光伏逆變器以最大限度從光伏組件獲取能量的控制方法。然而，隨著光伏并網系統(tǒng)的不斷壯大，電網面臨著諸多挑戰(zhàn)，即使在額定功率范圍內保持MPPT模式下運行，也會出現(xiàn)系統(tǒng)過電壓、開關器件退化嚴重、棄光率高以及負荷波動造成的逆變器損壞等問題，因此傳統(tǒng)的MPPT已經不能滿足要求，為此提出了光伏運行工作點跟蹤方向可變的變功率點跟蹤(Variable?Power?PointTracking，VPPT)控制方法，通過采取變功率跟蹤限值的方法解決了逆變器設計過大或設計不足的問題，提高了逆變器的可靠性。

上述研究發(fā)現(xiàn)，在光伏系統(tǒng)中，光伏組件配置和功率跟蹤限值并非嚴格按照1:1配置，而是會根據(jù)實際的運行情況做出改變，而當前的光伏逆變器壽命評估方法并未將這些變化考慮在內，若仍按照原有方法進行評估將存在較大誤差，為此本發(fā)明提出一種考慮光伏組件配置和限功率跟蹤限值影響的光伏逆變器壽命評估方法，能夠更加準確的對光伏逆變器進行壽命評估。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種考慮光伏組件配置和功率跟蹤限值影響的光伏逆變器壽命評估方法，以滿足光伏逆變器壽命評估的準確性，該法主要包括以下步驟：

S1、建立光伏組件的數(shù)學模型，提取當?shù)靥栞椪斩群铜h(huán)境溫度數(shù)據(jù)，將提取到的數(shù)據(jù)導入matlab/simulink仿真模型，得到負載電流i_c；

S2、將光伏組件配置比R_s和功率跟蹤限值K_s的初始值設置為1，然后通過改變R_s和K_s的取值來調節(jié)調節(jié)光伏系統(tǒng)的出力，考慮單獨改變R_s或K_s以及綜合改變R_s和K_s對光伏逆變器壽命的影響，得到三種情況下的壽命評估結果，光伏組件配置R_s的調節(jié)范圍為1≤R_s≤1.5，功率跟蹤限值K_s的調節(jié)范圍為0.7≤K_s≤1.2；