本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，通過基于預(yù)設(shè)的光伏發(fā)電單元控制策略，建立光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型；基于預(yù)設(shè)的儲能單元控制策略，建立儲能單元等效輸出阻抗模型；基于預(yù)設(shè)的諧波線性化控制策略，建立光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型；將光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、儲能單元等效輸出阻抗模型和光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型。本發(fā)明專利技術(shù)考慮了光伏、儲能單元阻抗對光儲變流器輸出阻抗特性的耦合影響，從而建立了更為精確的光儲發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型，同時也適用于弱網(wǎng)條件下對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定，更好的實現(xiàn)了該阻抗模型在光儲發(fā)電場景的應(yīng)用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光儲發(fā)電，尤其公開了一種光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法。
技術(shù)介紹
1、近年來隨著可再生能源的大力發(fā)展，其中風(fēng)電、光伏發(fā)電為主要研究熱點。新能源發(fā)電的隨機性，波動性給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來威脅，而光儲混合發(fā)電能很好的平抑電網(wǎng)的波動并參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻。為了保證新能源系統(tǒng)并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運行可靠性，降低系統(tǒng)產(chǎn)生的振蕩風(fēng)險，研究光儲系統(tǒng)運行穩(wěn)定性即阻抗特性尤為必要。目前有很多學(xué)者的研究方向為：將光儲變流器電容等效為無窮大，忽略交直流側(cè)耦合特性，建立其阻抗模型；或者將光儲發(fā)電系統(tǒng)等效為穩(wěn)定運行時建立阻抗模型，不計其光伏陣列、儲能電池自身阻抗動態(tài)特性變化對光儲系統(tǒng)輸出阻抗的影響。
2、題為“并網(wǎng)逆變器頻率耦合特性建模及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析”，《中國電機工程學(xué)報》2019年第39卷第5期文章編號：0258-8013(2019)、05-1421-11，文章建立一個考慮鎖相環(huán)、直流電壓環(huán)、電流控制環(huán)不對稱等因素的并網(wǎng)逆變器頻率耦合特性模型，相較之前的導(dǎo)納矩陣模型，更為簡明，方便計算。
3、題為“計及光伏陣列的光伏發(fā)電阻抗建模與特性分析”，《中國電機工程學(xué)報》2023年，文章計及光伏陣列的輸出阻抗受輻照度和溫度的影響，對其光伏發(fā)電系統(tǒng)的阻抗模型的建立，揭示了光伏陣列動態(tài)特性對光伏發(fā)電交流側(cè)輸出阻抗的影響。
4、綜上所述，目前考慮光儲系統(tǒng)阻抗特性對光儲變流器交流側(cè)阻抗特性的耦合機理的影響正處于空白之中，這對日后進(jìn)一步研究光儲系統(tǒng)并網(wǎng)運行的穩(wěn)定具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，旨在解決目前考慮光儲系統(tǒng)阻抗特性對光儲變流器交流側(cè)阻抗特性的耦合機理的影響正處于空白之中的技術(shù)問題。
2、本專利技術(shù)涉及一種光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，包括以下步驟：
3、基于預(yù)設(shè)的光伏發(fā)電單元控制策略，建立光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型；
4、基于預(yù)設(shè)的儲能單元控制策略，建立儲能單元等效輸出阻抗模型；
5、基于預(yù)設(shè)的諧波線性化控制策略，建立光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型；
6、將光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、儲能單元等效輸出阻抗模型和光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型。
7、進(jìn)一步地，基于預(yù)設(shè)的光伏發(fā)電單元控制策略，建立光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型的步驟中，光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型為：
8、
9、其中，zpv為光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗，為直流母線電壓的小信號變量，為光伏單元輸出至直流母線的平均電流的小信號變量，s為拉普拉斯微分算子，ldc為升壓電感，gidc為電流控制環(huán)傳遞函數(shù)，gdelay為數(shù)字控制延遲，vbus為直流母線電壓，rpv為光伏單元等效電阻，ipv為電感電流，d為占空比。
10、進(jìn)一步地，基于預(yù)設(shè)的儲能單元控制策略，建立儲能單元等效輸出阻抗模型的步驟中，儲能單元等效輸出阻抗模型為：
11、
12、其中，zbat為儲能單元等效輸出阻抗模，s為拉普拉斯微分算子，ldc為升壓電感，gidc為電流控制環(huán)傳遞函數(shù)，gdelay為數(shù)字延遲控制，vbus為直流母線電壓，rbat為蓄電池等效電阻，ibat為電感電流，d為占空比。
13、進(jìn)一步地，基于預(yù)設(shè)的諧波線性化控制策略，建立光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型的步驟中，光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型為：
14、
15、其中，為逆變器a相輸出電流小信號，為的正序分量，為的負(fù)序分量，t為矩陣的轉(zhuǎn)置，igp為正序分量的幅值，igp2為正序分量的幅值，e為歐拉公式中的自然數(shù)底數(shù)，j為虛數(shù)單位，為電流小信號正序分量的相位，為電流小信號負(fù)序分量的相位。
16、進(jìn)一步地，將光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、儲能單元等效輸出阻抗模型和光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型包括計及光儲混合發(fā)電輸出阻抗的光儲逆變器交流端口導(dǎo)納的表達(dá)式，儲逆變器交流端口導(dǎo)納的表達(dá)式為：
17、
18、其中，ypv為2*2階矩陣，λ1為直流母線電壓恒定時逆變器交流端口小信號和電流響應(yīng)小信號之間的傳遞系數(shù)，λ2為直流母線電壓小信號與其產(chǎn)生的電流響應(yīng)小信號的傳遞系數(shù)，pv為交流側(cè)電壓小信號和直流側(cè)功率小信號的傳遞關(guān)系，pi為交流側(cè)電流小信號與直流側(cè)功率小信號的傳遞關(guān)系，i為單位2*2階單位陣，f(zdc)為考慮光儲單元小信號阻抗模型的直流側(cè)功率小信號到直流電壓小信號的傳遞關(guān)系，ycf為濾波電容2*2階對角矩陣，表達(dá)式為ycf＝j(luò)2πcf·diag[fp，fp-2f1]。
19、進(jìn)一步地，將光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、儲能單元等效輸出阻抗模型和光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，系數(shù)λ1、λ2通過以下公式計算出：
20、
21、其中，λ1為直流母線電壓恒定時，逆變器側(cè)交流電壓小信號與其電流響應(yīng)小信號間的傳遞系數(shù)，km為為調(diào)制系數(shù)，vdc為直流母線電壓穩(wěn)態(tài)分量，tpll(s1)為鎖相環(huán)傳遞函數(shù)，hgi(s1)為電流控制器傳函，j為虛數(shù)單位，kgd為解耦系數(shù)，ig1為穩(wěn)態(tài)電流的向量表達(dá)式，m1為調(diào)制信號代表的基頻分量，s為拉普拉斯微分算子，lf為交流側(cè)電感，i*g1為穩(wěn)態(tài)電流的向量表達(dá)式的共軛，m1*為調(diào)制信號代表的基頻分量的共軛，s2＝j(luò)2π(fp-2f1)，fp為擾動頻率，f1為基波頻率；
22、
23、其中，λ2為流母線電壓小信號與電流響應(yīng)小信號的系數(shù)，主要與電壓外環(huán)和電流環(huán)及pwm調(diào)制比有關(guān)；km為調(diào)制系數(shù)，vdc為直流母線電壓穩(wěn)態(tài)分量，hgi(s1)為電流控制器傳函，hvdc(s1)為電壓控制器傳函，mg1為代表調(diào)制信號的基頻分量，s＝j(luò)2πf1為，lf為交流側(cè)電感，j為虛數(shù)單位，kgd為解耦系數(shù)，m*g1為代表調(diào)制信號的基頻分量的共軛，s2＝j(luò)2π(fp-2f1)，fp為擾動頻率，f1為基波頻率。
24、進(jìn)一步地，將光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、儲能單元等效輸出阻抗模型和光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，系數(shù)pv和pi通過以下公式計算出：
25、
26、其中，pv為交流側(cè)電壓小信號與直流側(cè)功率小信號的傳遞關(guān)系，iga為逆變器a相輸出穩(wěn)態(tài)值，i*ga為逆變器a相輸出穩(wěn)態(tài)值的共軛，pi為交流側(cè)電流小信號與直流功率小信號的傳遞關(guān)系，vga為逆變器調(diào)制電壓穩(wěn)態(tài)值，v*ga為逆變器調(diào)制電壓穩(wěn)態(tài)值的共軛，s＝j(luò)2πfp，s2＝j(luò)2π(fp-2f1)，fp為擾動頻率，f1為基波頻率，lf為交流側(cè)電感，t為矩陣轉(zhuǎn)置。
27、進(jìn)一步地，將光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、儲能單元等效輸出阻抗模型和光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的光伏發(fā)電單元控制策略，建立光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型的步驟中，所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型為：
3.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的儲能單元控制策略，建立儲能單元等效輸出阻抗模型的步驟中，所述儲能單元等效輸出阻抗模型為：
4.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的諧波線性化控制策略，建立光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型的步驟中，所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型為：
5.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，將所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、所述儲能單元等效輸出阻抗模型和所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，所述光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型包括計及光儲混合發(fā)電輸出阻抗的光儲逆變器交流端口導(dǎo)納的表達(dá)式，所述儲逆變器交流端口導(dǎo)納的表達(dá)式為：
6.如權(quán)利要求5所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，將所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、所述儲能單元等效輸出阻抗模型和所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，系數(shù)Λ1、Λ2通過以下公式計算出：
7.如權(quán)利要求5所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，將所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、所述儲能單元等效輸出阻抗模型和所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，系數(shù)Pv和Pi通過以下公式計算出：
8.如權(quán)利要求5所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，將所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、所述儲能單元等效輸出阻抗模型和所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，系數(shù)F(Zdc)通過以下公式計算出：
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的光伏發(fā)電單元控制策略，建立光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型的步驟中，所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型為：
3.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的儲能單元控制策略，建立儲能單元等效輸出阻抗模型的步驟中，所述儲能單元等效輸出阻抗模型為：
4.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的諧波線性化控制策略，建立光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型的步驟中，所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型為：
5.如權(quán)利要求1所述的光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗建模方法，其特征在于，將所述光伏發(fā)電單元等效輸出阻抗模型、所述儲能單元等效輸出阻抗模型和所述光儲逆變器控制單元交直流側(cè)小信號耦合模型進(jìn)行融合，構(gòu)建光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模型的步驟中，所述光儲混合發(fā)電系統(tǒng)阻抗模...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：冉成科，夏向陽，趙曉悅，
申請(專利權(quán))人：湖南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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