[發明專利]一種大型光伏電站諧波域數學建模方法

有效

• 申請號: 201310077625.3
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103117560A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 羅安;謝寧;徐欣慰;成佳富;郭佳才;田園;徐千鳴
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

1.一種大型光伏電站諧波域數學建模方法，其特征在于，該方法為：

1）對單臺光伏發電系統建立帶有MPPT的光伏陣列數學模型：將光照S、光伏板溫度T設為外部變量，光伏陣列輸出特性表示如下：

IPV=f1{1-(1-ImIsc)·exp(UPVK·f2)·[exp(UPVK·f2)-1]},]]>

其中，I_PV、U_PV分別為光伏陣列輸出電流和輸出電壓，I_sc、I_m分別為光伏陣列短路電路和最大功率電流，K為常數，U_oc為開路電壓；f₁、f₂為關于當前電池板溫度T及光照S的函數：

f1(T,S)=Isc·S1000·[1+0.0025(T-25)]]]>

f2(T,S)=[1-0.0028(T-25)]·(Um-Uoc)·ln[e+0.5(S1000-1)]·ln(1-ImIsc),]]>

則帶有MPPT的光伏陣列數學模型如下：

dPPVdUPV=d(f1·{1-(1-ImIsc)·exp(UPVK·f2)·[exp(UPVK·f2)-1]})dUPV]]>

=f1·{1-(1-ImIsc)·exp(UPVK·f2)·[exp(UPVK·f2)-1]}-f1·(1-ImIsc)·exp(1-UPVK·f2)K·f2·exp(UPVK·f2)·UPV,]]>

=0]]>

求解得到U_PV=U_M，P_PV=P_M，U_m、P_M分別為對應當前溫度及光照的最大功率點電壓及最大功率；

2）由上述的最大功率點電壓U_M及最大功率P_M確定光伏逆變器直流側電壓N_S·U_M及暫態有功功率N_S·N_P·P_M，由所述暫態有功功率計算出光伏逆變器穩態輸出電壓有功分量和無功分量u_d及u_q；N_S、N_P分別為單個光伏陣列中行和列上的光伏板的數目。

3）根據調制度M及載波角頻率ω_c計算出光伏逆變器輸出電壓中的諧波含量，即計算出諧波電壓源的諧波電壓

4）將光伏逆變器輸出LC濾波器及雙分裂變壓器分別等效為與所述諧波電壓源串聯和并聯的諧波阻抗；

5）將光伏電站站內負荷及無功補償裝置等效為與諧波電壓源并聯的諧波阻抗；

6）將輸電線路等效為輸電線路諧波域阻抗，將上級系統等效為系統諧波阻抗和系統諧波電壓；

7）根據步驟1）～6）對光伏電站進行整體數學建模：

U·h=F·(S,T,ωc)]]>

I·1,h=U·h·Z·C,hZ·L,h·Z·C,h+(Z·L,h+Z·C,h)·[Z·T,h+(Z·s,h//Z·Cl1,h//Z·L2,h+Z·L1,h)//Z·L1,h//Z·Cl,h//Z·Cl1,h]]]>

I·2,h=K(h)·I·1,h]]>

K(h)=Z·L1,h//Z·Cl,h//Z·Cl1,h·Z·Cl1,h//Z·L2,h(Z·L1,h//Z·Cl,h//Z·Cl1,h+Z·s,h//Z·Cl1,h//Z·L2,h+Z·L1,h)·(Z·Cl1,h+Z·L2,h+Z·S,h)]]>

其中，及為光伏逆變器輸出LC濾波器對應h次諧波的等效阻抗，為光伏逆變器輸出的h次諧波電流，為光伏電站站內負荷h次諧波阻抗，為光伏電站無功補償裝置h次諧波阻抗，及為輸電線路諧波域等效阻抗，為變電站處負荷的h次諧波阻抗，為光伏電站送入系統的h次諧波電流，為系統諧波阻抗，為系統h次背景諧波電壓，K(h)為對h次諧波的放大倍數，為由當前的光照S、光伏板溫度T及載波角頻率ω_c所決定的諧波電壓源，為光伏逆變器輸出電壓表征為光伏板溫度T、光照S及載波角頻率ω_c的函數。