[發明專利]一種基于光伏虛擬同步發電機并網諧振分析的方法及系統

在審

• 申請號: 202010120197.8
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111404196A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王華昕;李絲雨;趙永熹;劉美娜;褚啟迪
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 宋華

本發明公開了一種基于光伏虛擬同步發電機并網諧振分析的方法及系統，利用信息模塊建立光伏虛擬同步發電機并網小信號模型；分析模塊結合小信號模型，利用狀態空間策略分析光伏虛擬同步發電機的并網諧振機理，構建狀態空間矩陣；計算模塊求解狀態空間矩陣的特征值和左右特征向量，獲取光伏虛擬同步發電機并網諧振發生時各節點的諧振參與因子，分別進行計算處理；分析模塊利用李雅普諾夫分析策略、諧振參與因子分析元件參數對諧振穩定性的影響，獲得諧振的影響規律。本發明通過狀態空間策略分析光伏虛擬同步發電機并網諧振機理，準確參數、元件對穩定性的影響，為實際工程中光伏虛擬同步發電機參數設計與優化、評估光伏并網電能質量提供理論依據。

技術領域

本發明涉及新能源并網穩定性技術領域，尤其涉及一種基于光伏虛擬同步發電機并網諧振分析的方法及系統。

背景技術

大型光伏電站在投入運行之前必須滿足電網穩定運行的要求，即光伏電站必須具有電源性能特征，可以參與系統頻率和電壓的調節，傳統的光伏逆變器并網，由于光伏陣列不如風力發電系統具有旋轉部件為系統提供慣量響應特性，不能進行自調頻、自調壓。光伏虛擬同步發電機通過光伏與儲能的協調配合，實現系統一次調頻的功能，提高系統的阻尼特性和干擾抑制能力，被大量投入使用。與傳統虛擬同步發電機相比，儲能變流器的接入增加了光伏虛擬同步發電機系統的復雜性。大容量光伏虛擬同步發電機接入弱電網后，容易引發振蕩問題。所以研究光伏虛擬同步發電機的并網諧振機理對新能源發展有著重大的實際意義。

現有的光伏并網諧振分析存在以下問題：目前國內外對大容量光伏電站的研究，主要集中在：一、傳統的光伏逆變器并網穩定性分析；二、多逆變器并網的建模與大電網的交互作用；建立的模型較簡單，極少考慮虛擬同步發電機的參數、以及光伏虛擬同步發電機特殊復雜結構對并網系統的穩定性影響。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明提供了一種基于光伏虛擬同步發電機并網諧振分析的方法及系統，解決了現有諧振分析理論沒有對具有復雜結構的光伏虛擬同步發電機進行準確可靠地進行諧振機理分析、無法確定諧振發生的準確激勵元件問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：利用信息模塊建立光伏虛擬同步發電機并網小信號模型；分析模塊結合所述小信號模型，利用狀態空間策略分析所述光伏虛擬同步發電機的并網諧振機理，構建狀態空間矩陣；計算模塊求解所述狀態空間矩陣的特征值和左右特征向量，并獲取所述光伏虛擬同步發電機并網諧振發生時各節點的諧振參與因子，分別進行計算處理；所述分析模塊利用李雅普諾夫分析策略、所述諧振參與因子分析元件參數對諧振穩定性的影響，獲得所述諧振的影響規律。

作為本發明所述的一種基于光伏虛擬同步發電機并網諧振分析的方法的一種優選方案，其中：所述小信號模型包括，光伏電源模型、DC/DC升壓型變流器模型、鎖相環模型、逆變器模型、控制模型、頻率濾波模型。

作為本發明所述的一種基于光伏虛擬同步發電機并網諧振分析的方法的一種優選方案，其中：建立所述光伏電源模型、所述DC/DC升壓型變流器模型、所述鎖相環模型具體包括，所述信息模塊(100)利用標準試驗條件下電路參數構建所述光伏電源模型，如下，