[發明專利]基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統及方法

有效

• 申請號: 201310722354.2
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103825297A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 金小明;熊卿;張東輝;李蓉蓉;楊柳;張保會;郭丹陽;郝治國;張金華;原博
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統，其特征在于：包括依次連接的光伏電站運行信息提取單元、等值逆變器控制方程建立單元以及等值參數計算單元；所述光伏電站運行信息提取單元從光伏電站控制中心提取光伏電站內部所有光伏發電單元的運行信息和參數；所述等值逆變器控制方程建立單元在等值目標方程的基礎上建立等值逆變器的控制方程；所述等值參數計算單元計算等值發電單元的參數，以此實現以一個等值發電單元等值一個光伏電站的目的。

2.權利要求1所述的光伏電站等值建模系統的建模方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：光伏電站運行信息提取單元從光伏電站控制中心提取所有待等值光伏發電單元中光伏陣列與逆變器的運行信息和參數，用于后續計算；

步驟二：建模前，進行如下假設：1）光伏電站的各個光伏發電單元的所有參數分別相等；2）光伏電站的各個光伏發電單元在同一時刻發送的功率一致，則等值后的等值發電單元滿足等值目標方程(1)：

式中，U_等值為等值后的等值發電單元的輸出電壓；U為被等值的光伏電站的輸出電壓；I_等值為等值后的等值發電單元的輸出電流；I為被等值的光伏電站的輸出電流；n為被等值的光伏電站中光伏發電單元個數；I₁為被等值的光伏電站中每個光伏發電單元的輸出電流；I_inv1為被等值的光伏電站中每個光伏發電單元的逆變器輸出電流；

所述等值逆變器控制方程建立單元是在等值目標方程的基礎上建立等值逆變器的控制方程(4)：

1C′∫(ipv′-idc′)dt=UDC′(UDC′-UDCref′)(k1′+k2′S)=idref′(idref′-id′)(k3′+k4′S)+Ed′-ωL′iq′=Udref′(iqref′-iq′)(k3′+k4′S)+ωL′id′=Uqref′---(4)]]>

式中：C'為等值發電單元的直流電容值；i'_pv為等值發電單元中光伏陣列輸出電流；i'_dc為等值逆變器的輸入電流；U'_DC、U'_DCref分別為等值發電單元的直流電容電壓及其參考值；S為被等值的光伏電站的視在功率；k'₁、k'₂分別為等值發電單元外環功率PI控制的比例系數和積分系數；k'₃、k'₄分別為等值發電單元內環電流PI控制的比例系數和積分系數；i'_d、i'_q、i'_dref、i'_qref分別為等值發電單元的經過坐標系變換后的等值逆變器輸出電流及其參考值；E'_d為等值發電單元中光伏陣列的電勢；ω為光伏發電單元的電流頻率；L'為等值發電單元的電抗器電感值；U'_dref、U'_qref為等值發電單元的經坐標系變換后的等值逆變器輸出電壓參考值；

步驟三：所述等值參數計算單元計算包含n個光伏發電單元的光伏電站的等值發電單元中等值光伏陣列、等值逆變器、等值逆變器的控制器和等值升壓變的結構及參數如下：

1）等值光伏陣列：

等值后的等值發電單元的等值光伏陣列組件特性與被等值的光伏陣列組件特性一致，等值光伏陣列組件串聯個數與被等值的光伏陣列組件串聯個數相等，等值光伏陣列組件并聯個數等于被等值的光伏電站中所有光伏陣列組件并聯個數之和；

2）等值逆變器：

等值后的等值發電單元的等值逆變器結構與被等值的光伏發電單元中逆變器結構一致，等值逆變器結構參數中所有阻抗為被等值的光伏發電單元中逆變器對應阻抗的倍；

等值后的等值發電單元中等值逆變器的參數如式(5)：

ipv′=2nipvC′=2nCL′=12nLk1′=2nk1k2′=2nk2k3′=12nk3k4′=12nk4---(5)]]>

式中，i_pv為光伏發電單元的光伏陣列輸出電流；n為被等值的光伏電站的光伏發電單元個數；C為光伏發電單元的直流電容值；L為光伏發電單元的電抗器電感值；k₁、k₂分別為光伏發電單元外環功率PI控制的比例系數和積分系數；k₃、k₄分別為光伏發電單元內環電流PI控制的比例系數和積分系數；其中上標“'”表示等值后的參數；

3）等值逆變器的控制器：

等值后的等值發電單元的等值逆變器的控制器結構與被等值的光伏發電單元中逆變器的控制器結構一致，控制參數一致，其中電流反饋信號先乘后再反饋到等值后的等值逆變器的控制器；

將式(5)帶入方程(4)中得到等值后的變換后的等值逆變器的控制方程如(6)：

1C′∫(ipv′-idc′)dt=UDC′(UDC′-UDCref′)(k1+k2S)=idref′(idref′-id′2n)(k3+k4S)+Ed′-ωLid′n=Udref′(iqref′2n-iq′2n)(k3+k4S)+ωLid′n=Uqref′---(6)]]>

式中：C'為等值發電單元的直流電容值；i'_pv為等值發電單元中光伏陣列輸出電流；i'_dc為等值逆變器的輸入電流；U'_DC、U'_DCref分別為等值發電單元的直流電容電壓及其參考值；S為被等值的光伏電站的視在功率；n為被等值的光伏電站的光伏發電單元個數；k₁、k₂分別為光伏發電單元外環功率PI控制的比例系數和積分系數；k₃、k₄分別為光伏發電單元內環電流PI控制的比例系數和積分系數；i'_d、i'_q、i'_dref、i'_qref分別為等值發電單元的經過坐標系變換后的等值逆變器輸出電流及其參考值；E'_d為等值發電單元中光伏陣列的電勢；ω為光伏發電單元的電流頻率；L'為等值發電單元的電抗器電感值；U'_dref、U'_qref為等值發電單元的經坐標系變換后的等值逆變器輸出電壓參考值;

4）等值升壓變：

等值后的等值發電單元的等值升壓變容量為被等值的光伏發電單元中升壓變容量的n倍，相對阻抗參數不變。