一种1500V兆瓦级高效率光伏逆变器的制作方法

一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器
技术领域
1.本发明涉及新能源电力电子并网技术领域，特别是涉及一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器效率提升控制方法。


背景技术：

2.光伏逆变器并网效率的高低将直接影响系统的发电性能及系统收益。目前，光伏逆变器效率提升方法有研究主回路拓扑、使用碳化硅等新型电力电子开关器件和采用新型软件控制方式等措施。
3.在现有技术提高光伏逆变器的措施中，研究主回路拓扑的方法研发周期较长，投入的人力、物力巨大，可作为长期的技术储备，但不具备短期见效和收益情况。使用碳化硅等新型电力电子开关器件和高效电抗器的方法，逆变器的成本将会大幅提升，且采用此方法对应的硬件拓扑和软件控制方法将随之改变，将会使系统控制更加的复杂。
4.因此，针对现有技术的缺点，针对光伏逆变器市场的效率提升控制方法单一、效率普遍偏低的问题，提出一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，提升光伏逆变器效率，提升电站收益甚为必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，能够提升光伏逆变器效率。
6.本发明的目的通过以下技术措施实现。
7.提供一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，通过硬件系统参数设置、采用分段调制策略和功率点精确控温方式调控逆变器整体效率。
8.进一步的，上述1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，硬件系统方面，系统直流电压采用1500v、交流电压690v，滤波方式采用lc滤波方式。
9.进一步的，上述1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，lc滤波方式中的电抗器采用铜线电抗器。
10.进一步的，上述1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，其特征在于：分段调制策略具体为实时监测逆变器输出功率pset，当实时功率超过25％负载时，采用dpwm调制方式，否则，选择使用svpwm调制方式。
11.进一步的，上述1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，svpwm调制方式，是在spwm调制产生三相正弦调制v
x
(x＝a,b,c)基础上叠加式(1)的零序分量，调制波由正弦波变为马鞍波；
[0012]vo(svpwm)
＝(-v
min-v
max
)*0.5
……
式(1)；
[0013]
其中，v
max
和v
min
分别为三电平空间矢量各扇区相电压的最大和最小值；
[0014]
dpwma调制方式，是在原始调制波基础上叠加式(2)的零序分量：
[0015]
v0|
dpwma
|＝min[min(v
hx
),min(v
xl
)]
……
式(2)；
[0016]
其中，x＝a，b，c；v
hx
和v
xl
分别为三相原始调制波v
x
到相应载波上下边界的距离；当
v0取v
hx
时，其符号为正，当v0取v
xl
时，其符号为负；
[0017][0018][0019]
进一步的，上述1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，功率点精确控温方式具体根据如下表格的功率点和占空比关系在不同的功率点出控制直流离心风机的占空比；
[0020][0021][0022]
本发明的1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，通过硬件系统参数设置、采用分段调制策略和功率点精确控温方式将系统整体效率提升1％左右。本发明采用1500v系统电压，在传统1000v系统的基础上，能够最大限度的降低系统成本，提升系统效率。采用lc及铜制电抗器作为滤波器回路，能够减小滤波损耗提升系统效率。采用分段调制和智能温控控制方式，在全功率段对系统效率进行优化升级，达到最大的效率提升和性能优化。以上硬件和控制方式相结合的方式，集中作用，能够最大限度的达到效率提升和性能优化的作用，1500v兆瓦级高效率光伏逆变器整体系统效率能够提升1％左右。
[0023]
说明书附图
[0024]
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
[0025]
图1是本发明一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器的主回路拓扑图。
[0026]
图2是不同调制方式转化效率曲线。
[0027]
图3是本发明一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器的分段调制控制框图。
具体实施方式
[0028]
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
[0029]
实施例1。
[0030]
一种1500v兆瓦级高效率光伏逆变器，主回路拓扑图如图1所示。本实施例采用硬件结构及控制方式结合的方式实现高效率控制。具体通过硬件系统参数设置、采用分段调制策略和功率点精确控温方式调控逆变器整体效率。
[0031]
硬件系统方面，系统直流电压采用1500v、交流电压690v，滤波方式采用lc滤波方式。lc滤波方式中的电抗器采用铜线电抗器。滤波方式采用lc滤波方式，相较于lcl滤波方式，lc滤波方式少了一个电抗器，能够节省系统成本，同时也能起到滤波和高频谐波抑制功
能。电抗器采用铜线电抗器，相较于铝线电抗器，虽价格稍贵，但铜材比铝材的损耗小，温升稍低，使用年限长，整体系统效率能够提升0.2％左右。
[0032]
控制方式方面，该1500v兆瓦级高效率光伏逆变器采用分段调制策略。分段调制策略具体为实时监测逆变器输出功率pset，当实时功率超过25％负载时，采用dpwm调制方式，否则，选择使用svpwm调制方式。
[0033]
svpwm调制方式，是在spwm调制产生三相正弦调制v
x
(x＝a,b,c)基础上叠加式(1)的零序分量，调制波由正弦波变为马鞍波；
[0034]vo(svpwm)
＝(-v
min-v
max
)*0.5
……
式(1)；
[0035]
其中，v
max
和v
min
分别为三电平空间矢量各扇区相电压的最大和最小值；
[0036]
dpwma调制方式，是在原始调制波基础上叠加式(2)的零序分量：
[0037]
v0|
dpwma
|＝min[min(v
hx
),min(v
xl
)]
……
式(2)；
[0038]
其中，x＝a，b，c；v
hx
和v
xl
分别为三相原始调制波v
x
到相应载波上下边界的距离；当v0取v
hx
时，其符号为正，当v0取v
xl
时，其符号为负；
[0039][0040][0041]
图2为不同调试方式下光伏逆变器转换效率曲线，在轻载工况下，滤波器损耗占主导地位，svpwm具有比dpwm更小的损耗；在重载工况下，功率器件的损耗占主导地位，dpwm具有比svpwm更小的损耗。因此，svpwm在轻载时具有较高的效率，而dpwm在重载时具有较高的效率。因此，基于上述分析，分段调试控制策略为实时监测逆变器输出功率pset，当实时功率超过25％负载时，采用dpwm调制方式，否则，选择使用svpwm调制方式，如图3所示。整体系统效率能够提升0.5％左右。
[0042]
在智能温控方面，该1500v兆瓦级光伏逆变器采用直流离心风机，转速可通过占空比进行控制。根据能标32004-2018《光伏并网逆变器技术规范》，为满足各个功率点功率模块igbt内部ntc最大温升小于60k及噪声小于80db的要求，采用表一的智能温控方式。
[0043]
表一 不同功率点风机占空比控制
[0044][0045]
上表中，不同功率点采用不同的风机占空比，在保证功率模块igbt内部ntc最大温升满足小于60k及噪声小于80db的标准要求的前提下，能够精准的提高风机的损耗，进而提升系统的效率。整体系统效率能够提升0.05％左右。
[0046]
本发明采用1500v系统电压，在传统1000v系统的基础上，能够最大限度的降低系统成本，提升系统效率。采用lc及铜制电抗器作为滤波器回路，能够减小滤波损耗提升系统效率。采用分段调制和智能温控控制方式，在全功率段对系统效率进行优化升级，达到最大的效率提升和性能优化。以上硬件和控制方式相结合的方式，集中作用，能够最大限度的达到效率提升和性能优化的作用，1500v兆瓦级高效率光伏逆变器整体系统效率能够提升1％左右。
[0047]
提高光伏逆变器的转换效率意义重大。从本发明的1mw光伏逆变器入手，提高1％的转换效率，平均每天发电时间按4个小时计算，逆变器每天多发出40度电，每年多发出14000度电左右，对提高电站的收益效果明显。本发明技术方案的研发样机已在内蒙等地实验验证，整体系统运行稳定，性能良好，效率可观。
[0048]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。