[发明专利]一种敞开式支架安装光伏逆变器元件温度预测方法

摘要

本发明公开了一种敞开式支架安装光伏逆变器元件温度预测方法，首先根据光伏逆变器元件类似于电力变压器元件的功能和结构，建立光伏逆变器元件温度预测方程，然后分别计算光伏逆变器散热器温升，以及逆变器元件温升，最后得到光伏逆变器的主要电子元件电容器和IGBT的温度。本发明引入了风速因子c和散热器因子k，散热器因子k是一个重要的量它可以反映一个光伏逆变器的热性能，并且本发明可以精确预计一般逆变器散热的温度为±3°C，在不同风速下的散热系数通过模拟计算的值和实际测量的差异小于10%。

主权项

一种敞开式支架安装光伏逆变器元件温度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立光伏逆变器元件温度预测方程：TC＝TA+ΔTH+ΔTC                                 (1)其中，TA为环境温度，ΔTH为散热器温升，ΔTC为逆变器元件温升，TC为光伏逆变器元件温度；2)计算散热器温升ΔTH，所述散热器温升是指散热器温度和散热器周围空气之间的温差，计算过程为：2‑1)建立光伏逆变器散热器的热平衡状态方程：QA＝QC+QR                     (2)其中，QC为热对流，QR为从逆变器散热器表面辐射的热交换的热量，QA为散热器吸收的热量，所述QC，QR，QA分别通过如下公式表示：QA＝Pdc‑Pac                                             (3)QC＝Hw×A(TH‑TA)＝Hw×A×ΔTH                       (4)QR＝A×σ(TH4‑TE4)                                 (5)其中，Pdc,Pac,Hw,A，σ,TH,TA,和TE分别表示逆变器直流电输入值，交流电输出值，对流传热系数，散热器的表面积，斯特凡·波尔兹曼常数，逆变器散热器温度，环境温度，逆变器架或盖温度；2‑2)考虑到QC远远大于QR，为了简化方程，忽视QR，则逆变器散热器的热平衡状态方程式(2)简化成如下形式：QA＝QC＝Hw×A(TH–TA)＝A×Hw×ΔTH＝Pdc‑Pac                          (6)其中，ΔTH表示逆变器散热器温度和环境温度的温差：ΔTH=(Pdc-Pac)A×Hw--(7);]]>2‑3)所述步骤2‑2)中的对流传热系数Hw通过如下表示：Hw＝a+b×Vw,Vw≤5m/s                                              (10)其中，a，b分别为自定义系数，Vw为风速；则，式(7)变为：ΔTH=(Pdc-Pac)A×(a+b×Vw)---(11a)]]>2‑4)考虑到散热器的表面积A难以定义或测量，故将其替换，另外定义系数c和k取代系数a和b，则式(11a)变为如下形式：ΔTH=k(1+c×Vw)×(Pdc-Pac)PR---(11b)]]>其中，PR，c，k分别表示逆变器的额定功率，风速因子和风速为0时的散热器因子；将式(11b)进行重新整理，得到：ΔTH＝Kws×Pcpr       (11c)Kws=k(1+c×Vw)---(12)]]>Pcpr=(Pdc-Pac)PR---(13)]]>其中，Kws为散热系数，Pcpr为逆变器的消耗功率比；2‑5)将散热器与风速相关的温升校正为风速为0时的散热器温升如下：ΔTH0=(1+c×Vw)×ΔTHVw---(14);]]>3)计算逆变器元件温升ΔTC；，所述逆变器元件温升是指逆变器元件与和散热器之间的温度差，计算过程如下：3‑1)逆变器元件温升ΔTC通过下式表示：ΔTC＝k′×PC   (15)其中，PC为每个逆变器元件的功率消耗，k′为每个逆变器元件的散热系数；3‑2)光伏逆变器元件主要包括电容器和IGBT；所述电容器在稳定状态下和散热器之间的温度差ΔTcc为：ΔTcc＝K′c×Pcc其中，K′c为电容器的散热系数，Pcc为电容器的功率消耗；所述IGBT在稳定状态下和散热器之间的温度差ΔTCI为：ΔTCI＝ki′×Pci其中，ki′为IGBT的散热系数，Pci为IGBT的功率消耗；4)根据所述步骤1)的光伏逆变器元件温度预测方程，所述步骤2)求得的散热器温升，所述步骤3)求得的逆变器元件温升得到光伏逆变器元件温度。