[發(fā)明專利]基于不同滲透下的光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)離散等值模型建立方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110670780.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN113258607B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉可真;陳雪鷗;陳鐳丹;沈賦;阮俊梟;吳世浙;和婧;王騫;劉通;茍家萁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;G06F30/20
• 代理公司: 昆明潤(rùn)勤同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 付石健

1.基于不同滲透下的光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)離散等值模型建立方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1)分析光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及控制系統(tǒng)；

步驟S2)建立光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)離散等值模型并進(jìn)行參數(shù)推導(dǎo)；

步驟S3)光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)離散等值模型參數(shù)辨識(shí)；

步驟S4)仿真驗(yàn)算及分析；

所述的步驟S1)分析光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及控制系統(tǒng)：

光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、DC/DC升壓變換器、DC/AC三相逆變器及濾波器經(jīng)過隔離變壓器并入輸電網(wǎng)，研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的外部特性，主要研究電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)母線電壓發(fā)生不同程度的電壓跌落后，光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器交流部分與并網(wǎng)點(diǎn)功率、電壓之間的變化關(guān)系，得出反應(yīng)該變化關(guān)系的離散差分方程，因此主要研究光伏逆變器交流部分與并網(wǎng)母線之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系；

整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程，過程極短，相對(duì)于電網(wǎng)暫態(tài)變化的毫秒級(jí)，光伏系統(tǒng)的時(shí)間尺度更長(zhǎng)，因此假設(shè)在極小的時(shí)間尺度下，光伏陣列的光照強(qiáng)度及溫度變化不發(fā)生變化，視為一個(gè)恒流源，為保證光伏整列工作在最佳狀態(tài)，采用MPPT跟蹤控制，逆變器的控制參數(shù)已知、調(diào)制參數(shù)為固定值、采用雙環(huán)控制、PWM脈寬調(diào)制，此時(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)的外部特性完全取決于并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變換情況，對(duì)于外部電網(wǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性模型如式(1)所示：

令u_gq為0，則：

其中，P、Q表示光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的有動(dòng)功率和無功功率，U_gd，U_gq和I_d，I_q分別表示為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電壓和電流的d-q軸分量；

由(1)、(2)可知：控制并網(wǎng)電流的d-q軸分量能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率及無功功率，控制系統(tǒng)經(jīng)功率外環(huán)實(shí)現(xiàn)MPPT控制、電流內(nèi)環(huán)得到調(diào)制比，采用d-q坐標(biāo)矢量解耦控制，PLL鎖相環(huán)節(jié)得到脈寬調(diào)制信號(hào)；

所述的步驟S2)建立光伏發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)離散等值模型并進(jìn)行參數(shù)推導(dǎo)：

建立光伏發(fā)電系統(tǒng)單相動(dòng)態(tài)離散等值模型，合理準(zhǔn)確的描述光伏動(dòng)態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，其中，U_dc為光伏直流側(cè)電壓；i_pv為光伏輸出電流；R、L表示逆變器到并網(wǎng)點(diǎn)的等值電阻及電抗；

根據(jù)基爾霍夫電壓電流定律，得出光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)等值數(shù)學(xué)描述，進(jìn)行簡(jiǎn)單的派克變換，即可得到以d-q軸分量為狀態(tài)變量的3階動(dòng)態(tài)微分方程如式(3)所示：

其中，U_id、U_iq分別表示逆變器出口電壓的d-q軸分量，i_pv為光伏輸出電流；S_q和S_d為開關(guān)向量在同步坐標(biāo)系下的d-q軸分量；C為光伏發(fā)電系統(tǒng)直流側(cè)電容；

將增量形式的式(3)變形，得到頻域下的負(fù)荷模型如式(4)所示：

式中：

進(jìn)一步得到電流的實(shí)部與虛部相對(duì)于并網(wǎng)電壓的傳遞函數(shù)如式(5)所示：

式中，θ₀為并網(wǎng)功率因素角；

式(5)進(jìn)行坐標(biāo)變換及雙線性變換得到關(guān)于電流實(shí)部虛部的差分方程如式(6)所示：

最終獲得參數(shù)推導(dǎo)結(jié)果：

其中h為采樣步長(zhǎng)。