[發明專利]基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法

在審

• 申請號: 202211243745.1
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115579942A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 呂建國;程衛;李志洲;李高寧;劉蕊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法，其特征在于，在有功備用的基礎上，利用頻率偏差與頻率偏差率來進行功率調節，過程包括以下步驟：

步驟S₁，鎖相環與坐標變換：采樣交流側電網電流I_a、I_b、I_c，交流側電網電壓U_ga、U_gb、U_gc，對電網電壓U_ga、U_gb、U_gc進行鎖相處理，得到電網電角度θ，電網頻率f和電網角速度ω，對電網電流進行abc/dq變換得到I_d、I_q，對電網電壓進行abc/dq變換得到E_d、E_q，根據I_d、I_q、E_d、E_q求出有功功率P；

步驟S₂，直流電壓控制：直流側電壓參考值U_dcref與U_dc的誤差信號經PI控制器后生成占空比d，進而產生驅動信號驅動Boost變換器工作；

步驟S₃，調頻控制：該部分由控制策略單元和功率跟蹤單元構成。控制策略單元根據步驟S₁得到的f，可以與基準頻率f_d計算得到下垂控制的輸出增量ΔP₂與模型預測控制的輸出增量ΔP₁，結合光伏有功備用后的功率P_o，得到調頻功率P^*；功率跟蹤單元是在得到調頻功率P^*的基礎上，采樣光伏輸出電壓U_PV，輸出電流I_PV，由功率跟蹤算法得到光伏輸出參考電壓U_PVref，然后與光伏輸出電壓U_PV比較后經過PI控制器后得到有功功率的參考值P_ref；

步驟S₄，雙環控制：P_ref和P分別為有功功率的參考值和實際值；Q_ref和Q分別為無功功率的參考值和實際值，其中無功參考功率Q_ref為0；功率外環控制根據有功和無功功率的需求分別生成d軸和q軸電流指令值；以網側電流作為反饋量，經過PI控制器和電壓前饋后，得到電壓U_d，U_q，然后經過dq坐標系到abc坐標系的逆變換得到控制信號電壓U_a，U_b，U_c，最后進一步產生驅動信號控制逆變器開關管的工作；

步驟S₃的調頻功率P^*具體公式如下：

P^*＝P_o+ΔP₁+ΔP₂

其中P_o公式如下：

P_o＝P_max(1-δ)

式中P_max為光伏發電輸出的最大功率，δ為光伏減載系數。

2.根據權利要求1所述的基于下垂和模型預測的光伏參與電網調頻方法，其特征在于，步驟S₃對模型預測控制的輸出增量ΔP₁，表達式如下：

其中：

ω′＝ω-ω₀

ΔU(k)＝[ΔT_m(k) ΔT_m(k+1) ΔT_m(k+2)]^T

I＝[1 1 1]^T

S_d＝[B_cd B_cd+B_cd² B_cd+B_cd²+B_cd³]^T

Q＝diag(q，q，q)，(q＞0)

R＝diag(r，r，r)，(r＞0)

式中：J為轉動慣量；D為阻尼系數；T_s為系統采樣時間；ω為電網同步角速度；ω₀為同步發電機的機械角速度；Δω′為電網角頻率變化增量；ΔT_e為電磁轉矩增量；ΔT_m為機械轉矩增量；q為角頻率差權重系數；r機械轉矩增量權重系數。