光伏逆变电抗器的损耗计算及效率优化

2024/05/06

摘要：

光伏逆变电抗器作为光伏发电系统的重要组成部件,其主要目的是消除系统高次谐波,改善电能质量,保障光伏系统的稳定性等.光伏逆变电抗器的工作效率影响整个光伏系统的效率.更稳定且高效率的电抗器是其今后发展的主要趋势,研究光伏逆变电抗器的损耗计算方法并进行效率优化对整个光伏系统具有重要意义.不同于常规电抗器,光伏逆变电抗器对于稳定性具有更高的要求,但是由于漏磁场分布的无规则性,使得电抗器绕组,铁心,结构件等部位极易产生局部热点,影响电抗器使用寿命,准确地计算损耗是电抗器优化设计的基础.铁心损耗计算一直是电抗器研究的难点,而常规有限元仿真计算铁心损耗模型拟合实际工程测量结果存在一定误差,为此提出涡流损耗分离法拟合损耗曲线.本文利用MATLAB/SIMULINK仿真平台获得光伏逆变电抗器的电流波形,并进行快速傅里叶变换获得基波和谐波的幅值和相位,为损耗计算获得激励源数据.然后通过涡流分离法拟合损耗曲线,并利用理论公式计算铁心损耗,再利用有限元仿真软件MAXWELL计算光伏逆变电抗器的各部分损耗.详细分析了气隙结构和铁心截面尺寸对绕组损耗的影响,并采取多种降低电抗器结构件杂散损耗的屏蔽方法和防止绕组,铁心和结构件等局部过热的措施,给出了提高效率的电抗器结构及其屏蔽层的优化设计方法.根据上述研究成果,以逆变器侧电抗器为研究对象,利用组合法对其进行效率优化,并与原电抗器对比验证优化措施的有效性.

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