一种无人值守光伏电站的逆变器制造技术

本申请提供的一种无人值守光伏电站的逆变器

【技术实现步骤摘要】
一种无人值守光伏电站的逆变器IGBT冗余设计与控制方法及系统


[0001]本专利技术属于新能源光伏发电领域，具体涉及一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]光伏产业作为新型可再生清洁能源产业，近些年在国内外的发展十分迅速
。
然而随着光伏装机容量的不断增长，光照资源好
、
并网条件优越
、
地形地质优良的土地资源却越来越少
。
我国沙漠及山地地区拥有丰富的太阳能资源，然而，沙漠
、
戈壁
、
荒漠
、
山地地区自然环境相对复杂，常常面临着高海拔
、
低气温
、
强风沙等特殊恶劣环境，大型风光基地设备运维成本相对较高；同时，这些地区可及性差，对光伏设备在可靠性方面提出更高的要求
。
逆变器作为光伏电站中核心设备，从长期稳定无人值守运维的角度出发，需要有针对性地提出新型设计与控制方法，提升设备可靠性，减少因故障后可及性差造成的发电量损失
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法及系统，解决了现有的无人值的光伏电站的逆变器存在可靠性差的缺陷
。
[0004]本专利技术能够提升现有技术中无人值守光伏电站逆变器的可靠性，降低故障率，提升发电量
。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本申请提供的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，计算目标光伏电站逆变器所需的
IGBT
冗余数量；
[0008]步骤2，将得到的冗余的
IGBT
分配至逆变器中的
DC
‑
DC
变换模块和
DC
‑
AC
变换模块；
[0009]步骤3，对分配有冗余
IGBT
的
DC
‑
DC
变换模块和
DC
‑
AC
变换模块进行控制
。
[0010]优选地，步骤1中，根据下式计算目标光伏电站所需的
IGBT
冗余数量：
[0011]N
r
＝
Ceil(20
％
×
N)
[0012]其中，
N
r
为目标光伏电站所需的
IGBT
冗余数量；
N
为满足逆变器正常并网工作所需的
IGBT
数量；
Ceil
表示相上取整
。
[0013]优选地，步骤2中，将得到的
IGBT
冗余数量进行分配，具体方法是：
[0014]N
rDC
‑
DC
＝1；
[0015]N
rDC
‑
AC
＝
N
r
‑
N
rDC
‑
DC
[0016]其中，
N
rDC
‑
DC
为
DC
‑
DC
变换模块冗余应用数；
N
rDC
‑
AC
为
DC
‑
AC
变换模块冗余应用数
。
[0017]优选地，步骤3中，对分配有冗余
IGBT
的
DC
‑
DC
变换模块进行控制，具体方法是：
[0018]将满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
DC
变换模块的
IGBT
和分配得到的冗余
IGBT
每隔
T
时间进行一次循环冗余替换
。
[0019]优选地，每隔
T
时间进行一次循环冗余替换，具体方法是：
[0020]第一阶段，0时刻至
T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
x
，冗余
IGBT
为
IGBT
DC
‑
DC
；
[0021]第
(x+1)
阶段，
xT
至
(x+1)T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
DC
‑
DC
，冗余
IGBT
为
IGBT
x
，其中，
x
为满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
DC
变换模块
IGBT
的数量
。
[0022]优选地，所述
DC
‑
AC
变换模块的冗余替换控制模式包括第一类控制模式和第二类控制模式，其中对分配有冗余
IGBT
的
DC
‑
AC
变换模块进行控制，具体方法是：
[0023]首先，按照第一类控制模式将满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
AC
变换模块的
IGBT
和分配得到的冗余
IGBT
每隔
T
时间进行一次循环冗余替换；
[0024]其次，该一次循环冗余替换结束后，采集逆变器的实时温度，根据该实时温度值选择
DC
‑
AC
变换模块的控制模式
。
[0025]优选地，第一类控制模式设：满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
AC
变换模块
IGBT
数量为
y
，分别为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
y
，冗余
IGBT
数量为
p
分别为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
，则每隔
T
时间进行一次循环冗余替换，具体方法是：
[0026]第一循环：第一阶段，0时刻至
T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，计算目标光伏电站逆变器所需的
IGBT
冗余数量；步骤2，将得到的冗余的
IGBT
分配至逆变器中的
DC
‑
DC
变换模块和
DC
‑
AC
变换模块；步骤3，对分配有冗余
IGBT
的
DC
‑
DC
变换模块和
DC
‑
AC
变换模块进行控制
。2.
根据权利要求1所述的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，步骤1中，根据下式计算目标光伏电站所需的
IGBT
冗余数量：
N
r
＝
Ceil(20
％
×
N)
其中，
N
r
为目标光伏电站所需的
IGBT
冗余数量；
N
为满足逆变器正常并网工作所需的
IGBT
数量；
Ceil
表示相上取整
。3.
根据权利要求1所述的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，步骤2中，将得到的
IGBT
冗余数量进行分配，具体方法是：
N
rDC
‑
DC
＝1；
N
rDC
‑
AC
＝
N
r
‑
N
rDC
‑
DC
其中，
N
rDC
‑
DC
为
DC
‑
DC
变换模块冗余应用数；
N
rDC
‑
AC
为
DC
‑
AC
变换模块冗余应用数
。4.
根据权利要求1所述的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，步骤3中，对分配有冗余
IGBT
的
DC
‑
DC
变换模块进行控制，具体方法是：将满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
DC
变换模块的
IGBT
和分配得到的冗余
IGBT
每隔
T
时间进行一次循环冗余替换
。5.
根据权利要求4所述的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，每隔
T
时间进行一次循环冗余替换，具体方法是：第一阶段，0时刻至
T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
x
，冗余
IGBT
为
IGBT
DC
‑
DC
；第
(x+1)
阶段，
xT
至
(x+1)T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
DC
‑
DC
，冗余
IGBT
为
IGBT
x
，其中，
x
为满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
DC
变换模块
IGBT
的数量
。6.
根据权利要求1所述的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，所述
DC
‑
AC
变换模块的冗余替换控制模式包括第一类控制模式和第二类控制模式，其中对分配有冗余
IGBT
的
DC
‑
AC
变换模块进行控制，具体方法是：首先，按照第一类控制模式将满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
AC
变换模块的
IGBT
和分配得到的冗余
IGBT
每隔
T
时间进行一次循环冗余替换；其次，该一次循环冗余替换结束后，采集逆变器的实时温度，根据该实时温度值选择
DC
‑
AC
变换模块的控制模式
。7.
根据权利要求6所述的一种无人值守光伏电站的逆变器
IGBT
冗余设计与控制方法，其特征在于，第一类控制模式设：满足逆变器正常并网工作所需
DC
‑
AC
变换模块
IGBT
数量为
y
，分别为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
y
，冗余
IGBT
数量为
p
分别为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
，则每隔
T
时间进行一次循环冗余替换，具体方法是：第一循环：第一阶段，0时刻至
T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
y
，冗余
IGBT
为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
；第二阶段，
T
时刻至
2T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT2...IGBT
y
，冗余
IGBT
为
IGBT1，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
；第三阶段，
2T
时刻至
3T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT
DC
‑
AC1
...IGBT
y
，冗余
IGBT
为
IGBT2，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
；第
(y+1)
阶段，
y T
至
(y+1)T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
DC
‑
AC1
，冗余
IGBT
为
IGBT
y
，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
；第二循环：第一阶段，0时刻至
T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT2...IGBT
y
，冗余
IGBT
为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT
DC
‑
AC2
...IGBT
DC
‑
ACp
；第二阶段，
T
时刻至
2T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT
DC
‑
AC2
，
IGBT2...IGBT
y
，冗余
IGBT
为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT1...IGBT
DC
‑
ACp
；第三阶段，
2T
时刻至
3T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，
IGBT
2DC
‑
AC2
...IGBT
y
，冗余
IGBT
为
IGBT
DC
‑
AC1
，
IGBT2...IGBT
DC
‑
ACp
；第
(y+1)
阶段，
yT
至
(y+1)T
时刻，工作时所需的
IGBT
为
IGBT1，

【专利技术属性】
技术研发人员：高晨，郑清伟，毕子明，童博，张红星，宋戈，郭再虎，谢小军，胡华杰，赵勇，霍新裕，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司华能陕西发电有限公司，
类型：发明
国别省市：