一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法
【專(zhuān)利摘要】一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，它將函數(shù)模塊、受控電壓源、濾波電路、隔離變壓器和電網(wǎng)依次相連，形成光伏電源的簡(jiǎn)化模型，所述函數(shù)模塊在非故障時(shí)根據(jù)光照強(qiáng)度和溫度計(jì)算出系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出電流，而在短路故障時(shí)，則首先解出短路前后兩種穩(wěn)態(tài)輸出電流，然后利用模型降階后的時(shí)域特性得出整個(gè)暫態(tài)過(guò)程的輸出電流變化曲線，并將其擬合出來(lái)，之后函數(shù)模塊根據(jù)電壓電流的關(guān)系計(jì)算出受控電壓源應(yīng)有的輸出電壓，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)受控電壓源進(jìn)行控制。本發(fā)明在完成詳細(xì)模型的控制功能和不影響并網(wǎng)外特性前提下，大幅減小了仿真運(yùn)算時(shí)間，提高了仿真效率，并且電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于外特性的光伏發(fā)電系統(tǒng)的建模方法，屬發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，人們對(duì)煤炭、石油和天然氣等化石能源的依賴(lài)日益增加，而這些化石能源的儲(chǔ)量有一定限度，并已日益枯竭。光伏發(fā)電以其能源清潔性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)受到高度重視。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)的日益降低，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
[0003]圖1為光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、最大功率跟蹤(MPPT)、逆變系統(tǒng)、濾波電路和隔離變壓器以及電網(wǎng)組成。模型中光伏陣列由很多光伏電池通過(guò)串并聯(lián)組成，與MPPT相連并受其控制以保證工作在最大功率點(diǎn)附近。光伏陣列產(chǎn)生的功率經(jīng)MPPT輸送到逆變系統(tǒng)，經(jīng)逆變系統(tǒng)的逆變作用和濾波電路的濾波作用，使直流電變?yōu)槔硐氲慕涣麟?，并通過(guò)隔離變壓器輸送到電網(wǎng)。
[0004]太陽(yáng)能電池陣列的開(kāi)路電壓和短路電流很大程度上受日照和溫度的影響。每一種自然條件下都有最大的功率點(diǎn)。通過(guò)MPPT可以使光伏電池在任何當(dāng)前日照下不斷獲得最大功率，從而提高效率，充分運(yùn)用太陽(yáng)能。常用的方法有恒壓法、爬山法、擾動(dòng)觀察法、導(dǎo)納法、功率回授法等。并網(wǎng)型逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心關(guān)鍵部件，其目標(biāo)是穩(wěn)定直流母線電壓，控制輸出電流實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。通過(guò)設(shè)置逆變器控制模塊來(lái)調(diào)節(jié)SPWM的調(diào)制波，達(dá)到控制逆變器的輸出電壓和電流的目的。
[0005]在上述這種小步長(zhǎng)下做并網(wǎng)仿真的仿真時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存大、計(jì)算量大，也因此產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，如大規(guī)模光伏并網(wǎng)的仿真速度很慢且對(duì)電腦內(nèi)存要求較高等。
[0006]目前，對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的模型的研究以光伏陣列、最大功率跟蹤(MPPT)和逆變器的控制策略為主，它們?cè)诓煌姆矫婢馨l(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，但在工程計(jì)算中卻都需要進(jìn)行多次迭代，模型過(guò)于復(fù)雜，不適用于大量分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的工程計(jì)算，急需得到簡(jiǎn)化、實(shí)用的光伏電源等效電路模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種計(jì)算量小、仿真時(shí)間短的光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法。
[0008]本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，所述方法將函數(shù)模塊、受控電壓源、濾波電路、隔離變壓器和電網(wǎng)依次相連，形成基于電氣外特性的光伏電源簡(jiǎn)化模型，所述函數(shù)模塊在非故障時(shí)根據(jù)光照強(qiáng)度和溫度計(jì)算出系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出電流，而在短路故障時(shí)，則首先解出短路前后兩種穩(wěn)態(tài)輸出電流，然后利用模型降階后的時(shí)域特性得出整個(gè)暫態(tài)過(guò)程的輸出電流變化曲線，并將其擬合出來(lái)，之后函數(shù)模塊根據(jù)電壓電流的關(guān)系計(jì)算出受控電壓源應(yīng)有的輸出電壓，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)受控電壓源進(jìn)行控制。[0009]上述光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，所述函數(shù)模塊根據(jù)下式計(jì)算不同自然條件下
系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出電流、簡(jiǎn)化模型中受控電壓源的輸出電壓Upv:
【權(quán)利要求】
1.一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，其特征是，所述方法將函數(shù)模塊、受控電壓源、濾波電路、隔離變壓器和電網(wǎng)依次相連，形成光伏電源的簡(jiǎn)化模型，所述函數(shù)模塊在非故障時(shí)根據(jù)光照強(qiáng)度和溫度計(jì)算出系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出電流，而在短路故障時(shí)，則首先解出短路前后兩種穩(wěn)態(tài)輸出電流，然后利用模型降階后的時(shí)域特性得出整個(gè)暫態(tài)過(guò)程的輸出電流變化曲線，并將其擬合出來(lái)，之后函數(shù)模塊根據(jù)電壓電流的關(guān)系計(jì)算出受控電壓源應(yīng)有的輸出電壓，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)受控電壓源進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，其特征是，所述函數(shù)模塊根據(jù)下式計(jì)算不同自然條件下系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出電流、簡(jiǎn)化模型中受控電壓源輸出電壓的幅值Um和相對(duì)于電網(wǎng)的相角9:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，其特征是，所述補(bǔ)償系數(shù)a、b、c 的值分別為:a = 0.0025 (°C K1 ；b = 0.0005 (ff/m2)；c = 0.00288 (°C )'
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，其特征是，故障發(fā)生后，計(jì)算受控電壓源輸出電壓的方法如下: a.三相短路時(shí)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)的等效建模方法，其特征是，發(fā)生短路故障時(shí)，系統(tǒng)輸出電流經(jīng)過(guò)一個(gè)暫態(tài)過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定，這個(gè)暫態(tài)過(guò)程通過(guò)二階系統(tǒng)的時(shí)域特性來(lái)擬合:
【文檔編號(hào)】G05F1/67GK103809650SQ201410068543
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】劉興杰, 郭棟, 米增強(qiáng), 王凱龍 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）