本发明专利技术提供了一种光伏逆变器电热工况仿真方法、装置及存储介质，包括：通过实时仿真平台建立工况模拟模型，以信号级别模拟光伏逆变器的工况环境，获得状态数据；基于光伏逆变器中的PV组列的光照、电压和电流之间的变化关系建立PV组列模型，通过PV组列模型处理状态数据，获得组列数据；基于真实的光伏电路建立电路仿真模型，通过电路仿真模型处理状态数据和组列数据获得电热状态量采样数据；对电热状态量采样数据进行电平转换和低通滤波，获得电热数据；将电热数据与预设的电热状态量对比，使用预设的控制策略控制电路仿真模型的工作状态，以实现对电路的温度保护，保证实现对光伏电路的信号级别模拟。电路的信号级别模拟。电路的信号级别模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种光伏逆变器电热工况仿真方法、装置及存储介质
[0001]本专利技术涉及光伏发电
，具体而言，涉及一种光伏逆变器电热工况仿真方法、装置及存储介质。
技术介绍
[0002]光伏发电系统具有环境友好、结构简单和低发电成本等诸多优点，广泛应用在工业、农业等领域中，由于光照具有随机性、间歇性以及不可控制性等特点，光伏并网系统对电能质量、稳定性和可靠性具有更高的要求，在原型设计和开发调试阶段，往往需要对光伏并网逆变器进行功能测试和可靠性实验。
[0003]传统的光伏并网逆变器测试方法需要基于并网逆变器样机进行测试，引入电力电子器件、变压器、线路电感等真实物理元件模拟并网电路拓扑，面对日趋复杂的光伏并网逆变器运行工况和逐渐提高的要求，传统的使用真实物理元件的测试方法价格昂贵，体积庞大，难以对样机进行修改测试。使用真实元件测试方法难以复现真实的工况，也不便于执行极端工况下的极限测试，且测试难度较大。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的问题是如何对光伏并网逆变器进行模拟仿真电热测试。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种光伏逆变器电热工况仿真方法，包括：通过实时仿真平台建立工况模拟模型，以信号级别模拟光伏逆变器的工况环境，获得状态数据，其中，所述工况模拟模型的时间尺度与现实一致，所述状态数据包括光照数据、热路数据和电网故障模拟数据；基于所述光伏逆变器中的PV组列的光照、电压和电流之间的变化关系建立PV组列模型，通过所述PV组列模型处理所述状态数据，获得组列数据，其中，所述PV组列模型为受控电流源模型，所述组列数据包括组列输出电流和组列输出电压；基于真实的光伏电路建立电路仿真模型，通过所述电路仿真模型处理所述状态数据和所述组列数据获得电热状态量采样数据，其中，所述电热状态量采样数据包括电力电子器件的结温数据、壳温数据、散热器温度数据和多点暂态温度数据；对所述电热状态量采样数据进行电平转换和低通滤波，获得电热数据；将所述电热数据与预设的电热状态量对比，使用预设的控制策略控制所述电路仿真模型的工作状态，以实现对电路的温度保护。
[0006]可选地，所述通过实时仿真平台建立工况模拟模型包括：通过所述实时仿真平台建立光照强度模型、环境温度模型和电网工况模型，其中，根据所述实时仿真平台模拟建立所述光照强度模型，以表征光照强度与时间的变化关系；根据所述实时仿真平台模拟建立环境温度模型，以表征不同环境下的温度与地点之间的关系；建立包括受控理想电压源与电网并网点等效阻抗的电网工况模型，以模拟不同短路比电网端口电压及阻抗特性，根据所述电网工况模型模拟电压跌落、频率波动故障工况。
[0007]可选地，所述基于所述光伏逆变器中的PV组列的光照、电压和电流之间的变化关系建立PV组列模型，通过所述PV组列模型处理所述状态数据，获得组列数据包括：
测量真实工况下，PV模块在不同光照强度下输出的电压和电流数据，建立二维非线性输出特性模型；基于光电场机组串并联拓扑确定电压电流增益系数；通过所述二维非线性输出特性模型和所述电压电流增益系数处理所述光照数据，经稳压电容稳压后，获得所述组列输出电流和所述组列输出电压。
[0008]可选地，所述基于真实的光伏电路建立电路仿真模型包括：建立DC/DC升压电路模型，以模拟在真实工况下将所述PV组列输出电压升压至所需电压等级的工作过程；建立三电平逆变器模型，以模拟电路特性和热路特性，所述电路特性包括所述三电平逆变器的桥臂输入输出电流电压特性，所述热路特性包括所述三电平逆变器的桥臂中所有电力电子器件的温度特性；建立滤波器模型，以模拟真实工况下的滤波器的工作过程。
[0009]可选地，所述建立三电平逆变器模型，以模拟电路特性和热路特性包括：以三电平逆变器的每相桥臂为单位，基于子周期平均方法建立多电力电子器件的子周期平均电路模型，以平均开关信号及输入输出端口的电压和电流信号；根据所述子周期平均电路模型获得仿真结果，其中，所述仿真结果包括所述桥臂内每个电子器件的器件管压降、导通电流和器件结温；根据真实工况下，所述导通电流与所述器件结温之间的关系获得器件导通压降；根据真实工况下，所述器件管压降、所述导通电流和所述器件结温之间的关系获得器件开通能耗；根据真实工况下，所述器件管压降、所述导通电流和所述器件结温之间的关系获得器件关断能耗；根据所述导通电流、所述器件导通压降和所述器件的开关状态获得器件导通损耗；通过计算在一个步长下，所述开通能耗和所述关断能耗获得器件开通损耗和器件关断损耗；通过所述器件开通损耗、所述器件关断损耗和所述器件导通损耗计算获得当前器件暂态总发热损耗。
[0010]可选地，在所述通过所述器件开通损耗、所述器件关断损耗和所述器件导通损耗计算获得当前器件暂态总发热损耗之后，还包括：通过所述环境温度模型获得环境温度，将所述环境温度作为环境端数据；将所述器件暂态总发热损耗作为器件结端数据；将所述环境端数据与所述结端数据建立器件RC集总热路模型；通过所述RC集总热路模型获得所述电路仿真模型中所有电力电子器件的电热状态量采样数据。
[0011]可选地，所述建立滤波器模型包括：使用LC滤波器为所述滤波器模型以在并网点端口呈现电压源特性，其中，所述LC滤波器的谐振频率取1/10开关频率，以工频感抗的5%设定寄生电阻。
[0012]可选地，所述将所述电热数据与预设的电热状态量对比，使用预设的控制策略控
制所述电路仿真模型的工作状态，以实现对电路的温度保护包括：当所述电热状态量大于警戒发热量时，根据所述电热状态量确定所述电路仿真模型的输出电流限幅；当所述电热状态量大于脱网发热量时，控制系统脱网，其中，所述警戒发热量小于所述脱网发热量。
[0013]相对于现有技术，本专利技术通过建立实时的工况模拟模型，对工况进行模拟，获得与现实一致的状态数据，保证准确获得设备所处工况；通过PV组列模型处理状态数据，输出与现实一致的组列数据，将组列数据和状态数据输入至电路仿真模型中处理，电路仿真模型由依据真实的光伏电路进行建模，保证获得准确的电热状态量数据，将数据进行采样和处理，通过预设策略处理电热状态量比对结果，保证对各种故障条件、极端条件进行模拟，便于执行性能和可靠性测试。
[0014]另一方面，本专利技术还提供一种光伏逆变器电热工况仿真装置，包括：工况仿真模块，其用于通过实时仿真平台建立工况模拟模型，以信号级别模拟光伏逆变器的工况环境，获得状态数据，其中，所述状态数据包括光照数据、热路数据和电网故障模拟数据；PV组列仿真模块，其用于基于所述光伏逆变器中的PV组列的光照、电压和电流之间的变化关系建立PV组列模型，通过所述PV组列模型处理所述状态数据，获得组列数据，其中，所述PV组列模型为受控电流源模型，所述组列数据包括组列输出电流和组列输出电压；电路仿真模块，其用于基于真实的光伏电路建立电路仿真模型，通过所述电路仿真模型处理所述状态数据和所述组列数据获得电热状态量采样数据，其中，所述电热状态量采样数据包括电力电子器件的结温数据、壳温数据、散热器温度数据和多点暂态温度数本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器电热工况仿真方法，其特征在于，包括：通过实时仿真平台建立工况模拟模型，以信号级别模拟光伏逆变器的工况环境，获得状态数据，其中，所述工况模拟模型的时间尺度与现实一致，所述状态数据包括光照数据、热路数据和电网故障模拟数据；基于所述光伏逆变器中的PV组列的光照、电压和电流之间的变化关系建立PV组列模型，通过所述PV组列模型处理所述状态数据，获得组列数据，其中，所述PV组列模型为受控电流源模型，所述组列数据包括组列输出电流和组列输出电压；基于真实的光伏电路建立电路仿真模型，通过所述电路仿真模型处理所述状态数据和所述组列数据获得电热状态量采样数据，其中，所述电热状态量采样数据包括电力电子器件的结温数据、壳温数据、散热器温度数据和多点暂态温度数据；对所述电热状态量采样数据进行电平转换和低通滤波，获得电热数据；将所述电热数据与预设的电热状态量对比，使用预设的控制策略控制所述电路仿真模型的工作状态，以实现对电路的温度保护。2.根据权利要求1所述的光伏逆变器电热工况仿真方法，其特征在于，所述通过实时仿真平台建立工况模拟模型包括：通过所述实时仿真平台建立光照强度模型、环境温度模型和电网工况模型，其中，根据所述实时仿真平台模拟建立所述光照强度模型，以表征光照强度与时间的变化关系；根据所述实时仿真平台模拟建立环境温度模型，以表征不同环境下的温度与地点之间的关系；建立包括受控理想电压源与电网并网点等效阻抗的电网工况模型，以模拟不同短路比电网端口电压及阻抗特性，根据所述电网工况模型模拟电压跌落、频率波动故障工况。3.根据权利要求1所述的光伏逆变器电热工况仿真方法，其特征在于，所述基于所述光伏逆变器中的PV组列的光照、电压和电流之间的变化关系建立PV组列模型，通过所述PV组列模型处理所述状态数据，获得组列数据包括：测量真实工况下，PV模块在不同光照强度下输出的电压和电流数据，建立二维非线性输出特性模型；基于光电场机组串并联拓扑确定电压电流增益系数；通过所述二维非线性输出特性模型和所述电压电流增益系数处理所述光照数据，经稳压电容稳压后，获得所述组列输出电流和所述组列输出电压。4.根据权利要求2所述的光伏逆变器电热工况仿真方法，其特征在于，所述基于真实的光伏电路建立电路仿真模型包括：建立DC/DC升压电路模型，以模拟在真实工况下将所述PV组列输出电压升压至所需电压等级的工作过程；建立三电平逆变器模型，以模拟电路特性和热路特性，所述电路特性包括所述三电平逆变器的桥臂输入输出电流电压特性，所述热路特性包括所述三电平逆变器的桥臂中所有电力电子器件的温度特性；建立滤波器模型，以模拟真实工况下的滤波器的工作过程。5.根据权利要求4所述的光伏逆变器电热工况仿真方法，其特征在于，所述建立三电平逆变器模型，以模拟电路特性和热路特性包括：
以三电平逆变器的每相桥臂为单位，基于子周期平均方法建立多电力电子器件的子周期平均电路模型，以平均开关信号及输入输出端口的电压和电流信号；根据所述子周期平均电路模型获得仿真结果，其中，所述仿真结果包括所述桥臂内每个电子器件的器件管压降、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王一鸣，许颇，蔡旭，马珂，
申请(专利权)人：锦浪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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