[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

说明书

本发明公开了属于电力电子应用技术领域的一种考虑光伏组件配置和功率跟踪控制的光伏逆变器寿命评估方法，包括以下步骤：S1、建立光伏系统的数学模型以及任务剖面的提取；S2、改变光伏阵列配置和功率跟踪限值；S3、计算考虑光伏阵列配置和功率跟踪限值的功率损耗；S4、计算IGBT和电容器的结温；S5、结温剖面的提取；S6、计算光伏阵列配置和功率跟踪限值变化后的IGBT和电容器的寿命；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、计算出不同光伏阵列配置和功率跟踪限值下的光伏逆变器寿命值。本发明提高了光伏逆变器寿命评估的准确性，具有工程实用性价值。

技术领域

本发明属电力电子应用技术领域，特别涉及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。

背景技术

近十年来，光伏系统一直占据所有可再生能源投资的最大份额，而且随着光伏组件和安装成本的下降，将会有更大比例的光伏接入。光伏逆变器作为光伏系统的关键部件，为减少光伏发电成本，提高太阳能发电的竞争力，对光伏逆变器的可靠性提出了更高的要求。然而作为评估光伏系统成本的指标，最大发电量和逆变器实际寿命这两个目标是相互制约的，在这种情况下，需要特别考虑光伏逆变器的设计和控制，以降低系统的能源成本，提高发电量。光伏逆变器作为连接光伏组件和电网的重要环节，其寿命主要受IGBT和电容器的影响，二者导致光伏逆变器故障比例分别高达34％与13.8％。如何在保证光伏逆变器寿命的前提下增加发电量对降低光伏系统的整体能源成本至关重要。

由于光伏组件成本相对较低，一个常用的解决方案是增大光伏组件配置，故意将光伏组件的额定功率设计的高于光伏逆变器的额定功率，这样光伏逆变器将在更大比例的时间接近其额定功率运行，从而可以在非高峰生产期间捕获更多的光伏能量。

最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)是一种光伏逆变器以最大限度从光伏组件获取能量的控制方法。然而，随着光伏并网系统的不断壮大，电网面临着诸多挑战，即使在额定功率范围内保持MPPT模式下运行，也会出现系统过电压、开关器件退化严重、弃光率高以及负荷波动造成的逆变器损坏等问题，因此传统的MPPT已经不能满足要求，为此提出了光伏运行工作点跟踪方向可变的变功率点跟踪(Variable Power PointTracking，VPPT)控制方法，通过采取变功率跟踪限值的方法解决了逆变器设计过大或设计不足的问题，提高了逆变器的可靠性。

上述研究发现，在光伏系统中，光伏组件配置和功率跟踪限值并非严格按照1:1配置，而是会根据实际的运行情况做出改变，而当前的光伏逆变器寿命评估方法并未将这些变化考虑在内，若仍按照原有方法进行评估将存在较大误差，为此本发明提出一种考虑光伏组件配置和限功率跟踪限值影响的光伏逆变器寿命评估方法，能够更加准确的对光伏逆变器进行寿命评估。

发明内容

本发明提出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，以满足光伏逆变器寿命评估的准确性，该法主要包括以下步骤：

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的取值来调节调节光伏系统的出力，考虑单独改变R_s或K_s以及综合改变R_s和K_s对光伏逆变器寿命的影响，得到三种情况下的寿命评估结果，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；