[发明专利]光伏逆变器系统中的IGBT温度提前控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路控制领域，尤其涉及光伏逆变器系统中的IGBT温度提前控制方法。

背景技术

能源是发展国民经济，提高人民生活水平的重要物质基础。由于传统的化石能源的储量正在日益枯竭，大量使用化石燃料对人类生存环境造成的危害日益突出，并导致生态恶化，这些问题已成为当今世界各国面临的一个重大问题。可再生能源有望能够改变目前的能源结构，实现人类社会的可持续发展。太阳能无疑是符合可持续发展的理想的绿色能源，同时太阳能也即将成为21 世纪最重要的能源之一。

光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的关键设备，它将太能光伏电池阵列产生的直流电转换成符合电网质量要求的交流电提供当给地用户和电网。

在现代光伏逆变器的控制系统中，广泛使用了脉宽调制（PWM）控制技术，这就需要全控型功率开关，目前使用最多的是IGBT。IGBT在开通、关断和通态的过程中，均产生热量，这些热量如果不及时的导出去，严重的情况下，会引起IGBT的爆炸。因此在光伏逆变器中，使用散热器和风机帮助IGBT散热。风机在使用的过程中，会有机械损耗，会减少风机的使用寿命，而且也会降低光伏逆变器的发电效率。因此在光伏逆变器的控制系统中，对散热器风机的控制也是重要的一部分，好的控制策略不仅可以延长风机的使用寿命，而且在保证光伏逆变器安全运行的情况下，减少由于外界的干扰而导致的不必要的停机，提高了整个光伏发电系统的发电效率。中国实用新型专利申请号201220497550.5公开了利用IGBT温度控制逆变器输出功率降额的电路系统，其对IGBT内部的NTC电阻温度采样、分析和控制，对IGBT的功率降额是均匀降额的，由于采样、分析和控制需要一个反应过程，因此其降额的速度可能跟不上，往往温度升高的速度超过功率降额的速度，功率降额的效果不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的IGBT过热保护采用的功率降额方法响应不够及时，起不到应有的控制效果，为此提供光伏逆变器系统中的IGBT温度提前控制方法。

本发明的技术方案是：光伏逆变器系统中的IGBT温度控制方法，它包括以下步骤：IGBT开机初始化，对其温度T进行采样，给出温度设定值Ta和Tb，并且Ta<Tb，IGBT的额定功率为Pc，当T＜Ta时，IGBT的最大工作功率为Pc；当Ta≤T≤Tb时，IGBT按比例系数降额运行；当T＞Tb时，IGBT停止运行。

上述方案中所述Ta≤T≤Tb时IGBT的最大工作功率为P = -0.01T²+1.6T-63，其中Ta=80℃，Tb=90℃。

上述方案的改进是T＞Tb时，光伏逆变器停止运行，当光伏逆变器的IGBT温度下降到正常温度时，并且逆变器重启次数计数n小于等于3时，则光伏逆变器继续重启；当n大于3时不重启光伏逆变器等待维修。

本发明的有益效果是功率降额的曲线图是斜率不断变化的，功率降额的幅度小于IGBT的温度变化幅度，起到延时控制的作用，最大限度的利用IGBT的功率。

附图说明

图1是本发明功率降额的曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

光伏逆变器在大功率长时间地运行的情况下，温度会慢慢上升，可能超过逆变器温度过热保护点。这种情况下，为了尽量发电和保证逆变器不停机，可以让逆变器降额运行，这样可以避免逆变器频繁的停机开机，以延长逆变器使用寿命。

当温度过高时，对于光伏逆变器处于不同温度中，降额的比例也不同。这样既可以保证逆变器连续不断的正常运行，同时逆变器温度也不会太高而停机。

假设三个温度设定值，Ta、Tb和T，T是光伏逆变器实际温度，Ta和Tb是阀值，并且Ta<Tb；逆变器的额定功率为Pc；Ta=80℃，Tb=90℃，当光伏逆变器温度低于80℃时，机器可以在满负荷运行；当Ta≤T≤Tb时IGBT的最大工作功率为P = -0.01T²+1.6T-63；T＞Tb时，光伏逆变器停止运行，当光伏逆变器的IGBT温度下降到正常温度时，并且光伏逆变器重启次数计数n小于等于3时，则光伏逆变器继续重启；当n大于3时不重启光伏逆变器等待维修。如图1所示，当T位于80℃和90℃之间时，IGBT的最大工作功率表现为曲线，和直线相比其降额的幅度稍小，可以推迟降低功率，最大限度的利用IGBT。