一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種模型，具體是一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式發(fā)電作為現(xiàn)代電網(wǎng)的重要組成新成員，隨著能源的緊缺日益嚴(yán)重，越來(lái)越 受到各國(guó)的關(guān)注。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是分布式發(fā)電的常用方式之一，其應(yīng)用已日趨成熟，其高 效、清潔的發(fā)電方式也為我國(guó)的節(jié)能減排做出了重要貢獻(xiàn)。電力系統(tǒng)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的雙時(shí)間 尺度模型，由于光伏電站中含有大量的電力電子變換單元使光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)集 機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)及開(kāi)關(guān)暫態(tài)等多個(gè)時(shí)間尺度為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，它包含了許多物理意 義相差很大的變量。與傳統(tǒng)的交直流電力系統(tǒng)相比，光伏電站電力系統(tǒng)的時(shí)間尺度跨度更 寬，剛性程度更強(qiáng)，對(duì)于這樣的系統(tǒng)，若基于全系統(tǒng)詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行穩(wěn)定性，則更容易 引起"維數(shù)災(zāi)"的問(wèn)題。因此，對(duì)其進(jìn)行降階研究更有重要意義。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，以解決上述【背景技術(shù)】 中提出的問(wèn)題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：
[0005] -種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，包括逆變器單元控制器、升壓變壓器、饋線、功率 測(cè)量模塊、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM調(diào)制模塊，所述逆變器單元控 制器的輸入端設(shè)置等效光伏電源，而逆變器單元控制器的輸出端通過(guò)壓變壓器連接饋線； 所述逆變器單元控制器的輸入端連接SPWM調(diào)制模塊的輸出端，而SPWM調(diào)制模塊的輸入端 依次連接P控制器、PI控制器、下垂特性功率控制器和功率測(cè)量模塊。
[0006] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述饋線連接綜合負(fù)荷單元。
[0007] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：SPWM調(diào)制模塊是具有生成SPWM控制波形的功能 的單片機(jī)。
[0008] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：升壓變壓器采用干式升壓變壓器。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
[0010] 1)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)單元進(jìn)行降階，有助于對(duì)復(fù)雜的環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究。
[0011] 2)實(shí)現(xiàn)降階前后系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性一致，有效地降低了求解問(wèn)題的階數(shù)，在保證 精確的條件下提尚了運(yùn)算效率。
[0012] 3)電力系統(tǒng)是一個(gè)多時(shí)間尺度的大規(guī)模非線性系統(tǒng)，降階系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了電力系 統(tǒng)模型，為電力系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性分析奠定了基礎(chǔ)。
[0013] 4)為實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電大量投入穩(wěn)定運(yùn)行提供了理論基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為升壓變壓器的原理圖。
[0016] 圖3為綜合負(fù)荷單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018] 請(qǐng)參閱圖1~3,本實(shí)用新型實(shí)施例中，一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，包括逆變 器單元控制器1、升壓變壓器2、饋線3、功率測(cè)量模塊4、下垂特性功率控制器5、PI控制器 6、P控制器7和SPWM調(diào)制模塊8,所述逆變器單元控制器1的輸入端設(shè)置等效光伏電源，而 逆變器單元控制器1的輸出端通過(guò)壓變壓器2連接饋線3 ;
[0019] 所述逆變器單元控制器1的輸入端連接SPWM調(diào)制模塊8的輸出端，SPWM調(diào)制模 塊8是具有生成SPWM控制波形的功能的單片機(jī)，而SPWM調(diào)制模塊8的輸入端依次連接P 控制器7、PI控制器6、下垂特性功率控制器5和功率測(cè)量模塊4。
[0020] 所述饋線3連接綜合負(fù)荷單元。
[0021] 本實(shí)用為實(shí)現(xiàn)降階前后系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性一致，采用如下的技術(shù)方案：
[0022] 所述的光伏電站系統(tǒng)的逆變器單元控制器1忽略電流環(huán)、鎖相環(huán)等快速度動(dòng)態(tài)過(guò) 程，僅考慮功率環(huán)等慢動(dòng)態(tài)過(guò)程。
[0023] 所述的光伏電站系統(tǒng)的升壓變壓器2采用干式升壓變壓器。
[0024] 所述的光伏電站系統(tǒng)的饋線3采用Π 型等效模型，線路充電電容單獨(dú)考慮。
[0025] 所述的光伏電站系統(tǒng)的綜合負(fù)荷單元采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)頂與線性阻抗并聯(lián)模型， 并考慮無(wú)功補(bǔ)償電容。
[0026] 光伏系統(tǒng)經(jīng)過(guò)逆變器逆變成三相交流電交流電，經(jīng)過(guò)濾波器濾波可直接給負(fù)荷供 電，經(jīng)過(guò)升壓變壓器2升壓，可以經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離輸電送至相應(yīng)電壓等級(jí)饋線上，實(shí)現(xiàn)光伏供 電。由于光伏系統(tǒng)中含有大量的電力電子，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)集機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)及開(kāi)關(guān)暫態(tài) 等多個(gè)時(shí)間尺度為一體的復(fù)雜系統(tǒng)，如果直接進(jìn)行建模穩(wěn)定性分析，會(huì)非常復(fù)雜，因此提出 對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)變量分為快動(dòng)態(tài)變量和慢動(dòng)態(tài)變量，忽略快動(dòng)態(tài)，固定慢動(dòng)態(tài)，式系統(tǒng)建 模后的模型階數(shù)降低，大大簡(jiǎn)化了復(fù)雜的電力系統(tǒng)。
[0027] 由于電壓環(huán)PI控制器和電流環(huán)P控制器響應(yīng)時(shí)間和功率測(cè)量單元不在一個(gè)時(shí)間 尺度上，所以逆變器單元控制器1忽略電流環(huán)、電壓環(huán)等快速度動(dòng)態(tài)過(guò)程，僅考慮功率環(huán)等 慢動(dòng)態(tài)過(guò)程。
[0028] 所述升壓變壓器2的快動(dòng)態(tài)模型為：
[0029] ε iTi= gT i(iTi，iTj，屮，U)
[0030] ε iTj= gT j (iTj, iTi, u3, u；)
[0031] 式中：iTl= [i Tld，iTlq]T，iTj= [i Tjd，iTjq]T
[0032] 所述綜合負(fù)荷單元的負(fù)荷快動(dòng)態(tài)模型為：
[0033]
[0034] 式中：Φ"= [ Φ "d，UT為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈；s i為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。
[0035] 并聯(lián)的線性阻抗負(fù)荷可表示為
[0036]
[0037] 式中：izu= [i zud，iZUq]T為線性阻抗負(fù)荷電流。
[0038] 補(bǔ)償電容模型為
[0039]
[0040] 式中：iai= [i aid，iaiq]T為負(fù)荷側(cè)補(bǔ)償電容與負(fù)荷側(cè)線路充電電容綜合電流。
[0041] 多時(shí)間尺度系統(tǒng)在忽略快動(dòng)態(tài)或穩(wěn)定慢動(dòng)態(tài)降階時(shí)，對(duì)不同時(shí)間尺度變量祝詞進(jìn) 行降階處理，該模型中逆變器電流環(huán)，電壓環(huán)，線路充電電容與負(fù)荷補(bǔ)償電容，負(fù)荷電動(dòng)機(jī) 定轉(zhuǎn)子磁鏈，線路與負(fù)荷電感和電容電磁為快動(dòng)態(tài)，最后得出光伏電站雙時(shí)間尺度電力系 統(tǒng)等效模型為：
[0042]
[0043] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而 且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新 型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新 型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含 義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制 所涉及的權(quán)利要求。
[0044] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，包括逆變器單元控制器、升壓變壓器、饋線、功率測(cè) 量模塊、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM調(diào)制模塊，其特征在于，所述逆變 器單元控制器的輸入端設(shè)置等效光伏電源，而逆變器單元控制器的輸出端通過(guò)壓變壓器連 接饋線；所述逆變器單元控制器的輸入端連接SPWM調(diào)制模塊的輸出端，而SPWM調(diào)制模塊的 輸入端依次連接P控制器、PI控制器、下垂特性功率控制器和功率測(cè)量模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，其特征在于，所述饋線連接 綜合負(fù)荷單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，其特征在于，SPWM調(diào)制模塊 是具有生成SPWM控制波形的功能的單片機(jī)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，其特征在于，升壓變壓器采 用干式升壓變壓器。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的降階模型，包括逆變器單元控制器、升壓變壓器、饋線、功率測(cè)量模塊、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM調(diào)制模塊。本實(shí)用新型的有益效果是：1)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)單元進(jìn)行降階，有助于對(duì)復(fù)雜的環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究。2)實(shí)現(xiàn)降階前后系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性一致，有效地降低了求解問(wèn)題的階數(shù)，在保證精確的條件下提高了運(yùn)算效率。3)電力系統(tǒng)是一個(gè)多時(shí)間尺度的大規(guī)模非線性系統(tǒng)，降階系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了電力系統(tǒng)模型，為電力系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性分析奠定了基礎(chǔ)。4)為實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電大量投入穩(wěn)定運(yùn)行提供了理論基礎(chǔ)。
【IPC分類(lèi)】G06F17/50
【公開(kāi)號(hào)】CN205139921
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520830001
【發(fā)明人】穆昊, 王建強(qiáng), 馬軍田, 龔長(zhǎng)英, 吳黎明, 袁芳
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)天津靜海供電有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月25日