[发明专利]一种考虑光伏组件配置和功率跟踪限值影响的光伏逆变器寿命评估方法

权利要求书

1.一种考虑光伏组件配置和功率跟踪限值影响的光伏逆变器寿命评估方法，其特征在于，所述一种考虑光伏组件配置和功率跟踪限值影响的光伏逆变器寿命评估方法包括以下步骤：

S1、建立光伏组件的数学模型，提取当地太阳辐照度和环境温度数据，将提取到的数据导入matlab/simulink仿真模型，得到负载电流i_c；

S2、将光伏组件配置比R_s和功率跟踪限值K_s的初始值设置为1，然后通过改变R_s和K_s的取值来调节光伏系统的出力，光伏组件配置R_s的调节范围为1≤R_s≤1.5，功率跟踪限值K_s的调节范围为0.7≤K_s≤1.2；

S3、建立考虑光伏组件配置R_s和功率跟踪限值K_s影响的IGBT和电容器的功率损耗模型，选定IGBT和电容器型号，根据供应商的产品参数表，确定损耗模型中IGBT和电容器各个参数的取值，根据步骤S1中得到的负载电流i_c，计算IGBT和电容器的功率损耗P_lo_ss；

S4、建立考虑光伏组件配置R_s和功率跟踪限值K_s影响的IGBT和电容器的热网络模型，考虑不同光伏阵列配置R_s和功率跟踪限值K_s对热模型的影响，将S3所得的功率损耗P_lo_ss代入热网络模型中，利用供应商的产品参数确定热模型中各个参数的取值，计算出不同光伏组件配置R_s和功率跟踪限值K_s取值情况下IGBT和电容器的结温T；

S5、将光伏逆变器中IGBT的结温剖面根据波动周期分解为基频结温和低频结温，其中低频结温利用雨流计数法进行提取，得到寿命模型所需的结温最小值、结温波动值和循环次数，而基频结温最小值、结温波动值以及循环次数直接从结温剖面上获取；

S6、建立IGBT和电容器的寿命模型，计算不同R_s和K_s参数下的光伏逆变器寿命，利用Bayerer’s寿命模型对IGBT进行寿命分析，具体公式为：

其中：ΔT_j为结温波动，T_jmin为最小结温，to_n为加热时间，I为每个键合线通过的电流，D为键合线直径，V为阻塞电压，A、β₁、β₂、β₃、β₄、β₅、β₆为Bayerer’s模型参数；

电容器寿命模型为：

其中：L和L₀分别为使用条件和试验条件下的损伤度，V和V₀分别为使用条件和试验条件下的电压，T和T₀分别为使用条件和试验条件下的开尔文温度，n为电压应力指数；

利用Miner准则进行IGBT和电容器的损伤度计算，对于电容器采用传统的损伤度公式进行计算，而IGBT寿命模型中考虑了基频结温和低频结温对寿命分析结果的影响；

对于低频结温的损伤度计算，根据Miner准则：

其中：n_i为低频周期的结温循环次数，由雨流计数法得到；(N_f)_i为IGBT理论的失效循环次数；LC₁为低频结温影响下的累计损伤度；

基频结温的损伤度与系统的频率有关，需对Miner进行改进，改进后的Miner准则公式为：

其中：n_i为m分钟内的基频结温循环次数，f为系统频率50Hz，(N_f)_i是根据寿命模型对应的失效循环次数；

则IGBT的总损伤度表示为：LC＝LC₁+LC₂，当LC累计损伤超过1时元件失效，其寿命S表示为：S＝1/LC，同理可计算出电容器的寿命值；

S7、比较光伏逆变器中IGBT和电容器的寿命计算值，以二者中寿命较小值作为光伏逆变器的寿命；

S8、计算不同光伏阵列配置R_s和功率跟踪限值K_s取值下的光伏逆变器寿命，完成逆变器的寿命评估。