一种光伏发电系统的降阶模型技术方案

本实用新型专利技术公开了一种光伏发电系统的降阶模型，包括逆变器单元控制器、升压变压器、馈线、功率测量模块、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM调制模块。本实用新型专利技术的有益效果是：1)对系统各个单元进行降阶，有助于对复杂的环节进行深入研究。2)实现降阶前后系统的静态稳定性一致，有效地降低了求解问题的阶数，在保证精确的条件下提高了运算效率。3)电力系统是一个多时间尺度的大规模非线性系统，降阶系统大大简化了电力系统模型，为电力系统小扰动稳定性分析奠定了基础。4)为实现光伏发电大量投入稳定运行提供了理论基础。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种模型，具体是一种光伏发电系统的降阶模型。
技术介绍
分布式发电作为现代电网的重要组成新成员，随着能源的紧缺日益严重，越来越 受到各国的关注。太阳能光伏发电是分布式发电的常用方式之一，其应用已日趋成熟，其高 效、清洁的发电方式也为我国的节能减排做出了重要贡献。电力系统是一个标准的双时间 尺度模型，由于光伏电站中含有大量的电力电子变换单元使光伏发电系统实质上是一个集 机电暂态、电磁暂态及开关暂态等多个时间尺度为一体的复杂系统，它包含了许多物理意 义相差很大的变量。与传统的交直流电力系统相比，光伏电站电力系统的时间尺度跨度更 宽，刚性程度更强，对于这样的系统，若基于全系统详细的数学模型进行稳定性，则更容易 引起"维数灾"的问题。因此，对其进行降阶研究更有重要意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种光伏发电系统的降阶模型，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。 为实现上述目的，本技术提供如下技术方案： -种光伏发电系统的降阶模型，包括逆变器单元控制器、升压变压器、馈线、功率 测量模块、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM调制模块，所述逆变器单元控 制器的输入端设置等效光伏电源，而逆变器单元控制器的输出端通过压变压器连接馈线； 所述逆变器单元控制器的输入端连接SPWM调制模块的输出端，而SPWM调制模块的输入端 依次连接P控制器、PI控制器、下垂特性功率控制器和功率测量模块。 作为本技术进一步的方案：所述馈线连接综合负荷单元。 作为本技术进一步的方案：SPWM调制模块是具有生成SPWM控制波形的功能 的单片机。 作为本技术进一步的方案：升压变压器采用干式升压变压器。 与现有技术相比，本技术的有益效果是： 1)对系统各个单元进行降阶，有助于对复杂的环节进行深入研究。 2)实现降阶前后系统的静态稳定性一致，有效地降低了求解问题的阶数，在保证 精确的条件下提尚了运算效率。 3)电力系统是一个多时间尺度的大规模非线性系统，降阶系统大大简化了电力系 统模型，为电力系统小扰动稳定性分析奠定了基础。 4)为实现光伏发电大量投入稳定运行提供了理论基础。【附图说明】 图1为本技术的结构示意图。 图2为升压变压器的原理图。 图3为综合负荷单元的结构示意图。【具体实施方式】 下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。 请参阅图1~3,本技术实施例中，一种光伏发电系统的降阶模型，包括逆变 器单元控制器1、升压变压器2、馈线3、功率测量模块4、下垂特性功率控制器5、PI控制器 6、P控制器7和SPWM调制模块8,所述逆变器单元控制器1的输入端设置等效光伏电源，而 逆变器单元控制器1的输出端通过压变压器2连接馈线3 ; 所述逆变器单元控制器1的输入端连接SPWM调制模块8的输出端，SPWM调制模 块8是具有生成SPWM控制波形的功能的单片机，而SPWM调制模块8的输入端依次连接P 控制器7、PI控制器6、下垂特性功率控制器5和功率测量模块4。 所述馈线3连接综合负荷单元。 本实用为实现降阶前后系统的静态稳定性一致，采用如下的技术方案： 所述的光伏电站系统的逆变器单元控制器1忽略电流环、锁相环等快速度动态过 程，仅考虑功率环等慢动态过程。 所述的光伏电站系统的升压变压器2采用干式升压变压器。 所述的光伏电站系统的馈线3采用Π 型等效模型，线路充电电容单独考虑。 所述的光伏电站系统的综合负荷单元采用感应电动机頂与线性阻抗并联模型， 并考虑无功补偿电容。 光伏系统经过逆变器逆变成三相交流电交流电，经过滤波器滤波可直接给负荷供 电，经过升压变压器2升压，可以经过远距离输电送至相应电压等级馈线上，实现光伏供 电。由于光伏系统中含有大量的电力电子，实质上是一个集机电暂态、电磁暂态及开关暂态 等多个时间尺度为一体的复杂系统，如果直接进行建模稳定性分析，会非常复杂，因此提出 对每个环节的状态变量分为快动态变量和慢动态变量，忽略快动态，固定慢动态，式系统建 模后的模型阶数降低，大大简化了复杂的电力系统。 由于电压环PI控制器和电流环P控制器响应时间和功率测量单元不在一个时间 尺度上，所以逆变器单元控制器1忽略电流环、电压环等快速度动态过程，仅考虑功率环等 慢动态过程。 所述升压变压器2的快动态模型为： ε iTi= gT i(iTi，iTj，屮，U) ε iTj= gT j (iTj, iTi, u3, u；) 式中：iTl= T，iTj= T 所述综合负荷单元的负荷快动态模型为： 式中：Φ"= [ Φ "d，UT为感应电动机的转子磁链；s i为电动机的转差率。 并联的线性阻抗负荷可表示为 式中：izu= T为线性阻抗负荷电流。 补偿电容模型为 式中：iai= T为负荷侧补偿电容与负荷侧线路充电电容综合电流。 多时间尺度系统在忽略快动态或稳定慢动态降阶时，对不同时间尺度变量祝词进 行降阶处理，该模型中逆变器电流环，电压环，线路充电电容与负荷补偿电容，负荷电动机 定转子磁链，线路与负荷电感和电容电磁为快动态，最后得出光伏电站双时间尺度电力系 统等效模型为： 对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而 且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新 型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新 型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含 义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制 所涉及的权利要求。 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。【主权项】1. 一种光伏发电系统的降阶模型，包括逆变器单元控制器、升压变压器、馈线、功率测 量模块、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM调制模块，其特征在于，所述逆变 器单元控制器的输入端设置等效光伏电源，而逆变器单元控制器的输出端通过压变压器连 接馈线；所述逆变器单元控制器的输入端连接SPWM调制模块的输出端，而SPWM调制模块的 输入端依次连接P控制器、PI控制器、下垂特性功率控制器和功率测量模块。2. 根据权利要求1所述的一种光伏发电系统的降阶模型，其特征在于，所述馈线连接 综合负荷单元。3. 根据权利要求1所述的一种光伏发电系统的降阶模型，其特征在于，SPWM调制模块 是具有生成SPWM控制波形的功能的单片机。4. 根据权利要求1所述的一种光伏发电系统的降阶模型，其特征在于，升压变压器采 用干式升压变压器。【专利摘要】本技术公开了一种光伏发电系统的降阶模型，包括逆变器单元控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电系统的降阶模型，包括逆变器单元控制器、升压变压器、馈线、功率测量模块、下垂特性功率控制器、PI控制器、P控制器和SPWM调制模块，其特征在于，所述逆变器单元控制器的输入端设置等效光伏电源，而逆变器单元控制器的输出端通过压变压器连接馈线；所述逆变器单元控制器的输入端连接SPWM调制模块的输出端，而SPWM调制模块的输入端依次连接P控制器、PI控制器、下垂特性功率控制器和功率测量模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：穆昊，王建强，马军田，龚长英，吴黎明，袁芳，
申请(专利权)人：国网天津静海供电有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12