一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法和装置制造方法及图纸

技术编号:20277700 阅读:27 留言:0更新日期:2019-02-02 05:36
本发明专利技术提供一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法和装置,获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流以及分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流;确定电压校正矩阵和电流校正矩阵;校正分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流,能够实现多个分布式逆变器多点接入并网的实时模拟,提高了仿真精度和仿真结果的可信度。本发明专利技术提供的技术方案基于分布式逆变器物理系统输出的电压和电流对分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流进行校核,降低仿真系统与物理系统之间误差,实现仿真的高精度;本发明专利技术提供的技术方案为高密度、大规模分布式能源系统潮流控制、无功电压、系统稳定性、电能质量的研究等提供必要前提。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法和装置
本专利技术涉及分布式电源并网
,具体涉及一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法和装置。
技术介绍
分布式发电接入智能电网在我国进入了新的发展阶段,分布式可再生能源并网单元具有单台装机容量小、数量庞大、控制自由灵活的特征,由此形成的高密度分布式逆变系统给电网的运行和控制带来了新的挑战,对电力系统的影响也日益严重。为实现分布式能源与电网友好协调,进而保证电力系统安全运行,研究小步长、多节点的多分布式逆变实时仿真系统是十分必要的。分布式发电并网电力电子设备的开关频率通常在几千赫兹,为使电磁暂态仿真较精确地模拟电力电子设备,要求其仿真步长小至微秒级。因此建立小步长的分布式逆变器仿真系统进行电磁暂态分析,其仿真规模受到很大限制。为了解决这个问题,现有技术中通常采用较粗糙的电力电子单元准稳态模型建模,但是这种粗糙的电力电子单元准稳态模型与实际物理装置的运行特征有很大差别,不能精确反映真实设备运行特性与暂态行为,仿真精度和仿真结果的可信度都较低。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中仿真精度和仿真结果的可信度都较低的不足,本专利技术提供一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法和装置,获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流,并基于分布式逆变器物理系统的类型在预先构建的分布式逆变器仿真系统中选择类型对应的数学模型,同时获取分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流;基于分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,并基于分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵;基于电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,并基于电流校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电流,能够实现多个分布式逆变器多点接入并网的实时模拟,提高了仿真精度和仿真结果的可信度。为了实现上述专利技术目的,本专利技术采取如下技术方案:一方面,本专利技术提供一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法,包括:获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流,并基于分布式逆变器物理系统的类型在预先构建的分布式逆变器仿真系统中选择类型对应的数学模型,同时获取分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流;基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,并基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵;基于所述电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,并基于所述电流校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电流。所述分布式逆变器物理系统的类型包括单相和三相,所述分布式逆变器仿真系统的数学模型包括单相分布式逆变器仿真系统的数学模型和三相分布式逆变器仿真系统的数学模型。所述单相分布式逆变器仿真系统的数学模型按下式构建:式中,iL为单相分布式逆变器输出电流,为iL的一阶求导,ig为单相分布式逆变器并网点电流,为ig的一阶求导,Lg为单相分布式逆变器并网点的电网阻抗,Rg为单相分布式逆变器并网点的电网等效电阻,L为单相分布式逆变器交流侧滤波电抗值,R为单相分布式逆变器交流侧等效电阻,C为单相分布式逆变器交流侧滤波电容值,uc为单相分布式逆变器交流侧滤波电容两端电压,为uc的一阶求导,u0为单相分布式逆变器交流侧电压,us为单相分布式逆变器并网点电压。所述三相分布式逆变器仿真系统的数学模型按下式构建:式中,ua为三相分布式逆变器输出A相电压,ub为三相分布式逆变器输出B相电压,uc为三相分布式逆变器输出C相电压;usa为三相分布式逆变器并网点A相电压,usb为三相分布式逆变器并网点B相电压,usc为三相分布式逆变器并网点C相电压;ia为三相分布式逆变器输出A相电流,ib为三相分布式逆变器输出B相电流,ic为三相分布式逆变器输出C相电流;为ia的一阶求导,为ib的一阶求导,为ic的一阶求导;L为三相分布式逆变器交流侧滤波电抗值,R为三相分布式逆变器交流侧等效电阻,C为三相分布式逆变器直流侧支撑电容;ud为三相分布式逆变器直流侧电压,为ud的一阶求导;idc为三相分布式逆变器直流侧电流;Sa为三相分布式逆变器A相桥臂开关管的通断状态,Sb为三相分布式逆变器B相桥臂开关管的通断状态,Sc为三相分布式逆变器C相桥臂开关管的通断状态。所述基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,包括:基于获取的分布式逆变器物理系统输出的各接入点电压和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压误差;基于所述电压误差确定电压矫正方程;基于电压矫正方程,采用最小二乘法确定电压校正矩阵。所述电压误差按下式确定:eu=[yu(1)-xu(1),yu(2)-xu(2),...,yu(N)-xu(N)]T式中,eu为电压误差,yu(N)为分布式逆变器物理系统输出的第N个电压,xu(N)为分布式逆变器仿真系统输出的电压第N个电压,T为转置。所述电压矫正方程按下式确定:Yu=XuKu+eu式中,Yu为分布式逆变器物理系统输出的电压形成的矩阵,且Yu=[yu(1)yu(2)...yu(N)]T;Xu为分布式逆变器仿真系统输出的电压形成的矩阵,且Xu=[xu(1)xu(2)...xu(N)];Ku为电压校正矩阵。所述基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵,包括:基于获取的分布式逆变器物理系统输出的各接入点电流和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流误差;基于所述电流误差确定电流矫正方程;基于电流矫正方程,采用最小二乘法确定电流校正矩阵。所述电流误差按下式确定:ei=[yi(1)-xi(1),yi(2)-xi(2),...,yi(N)-xi(N)]T式中,ei为电流误差,yi(N)为分布式逆变器物理系统输出的第N个电流,xi(N)为分布式逆变器仿真系统输出的电压第N个电流,T为转置。所述电流矫正方程按下式确定:Yi=XiKi+ei式中,Yi为分布式逆变器物理系统输出的电流形成的矩阵,且Yi=[yi(1)yi(2)...yi(N)]T;Xi为分布式逆变器仿真系统输出的电流形成的矩阵,且Xi=[xi(1)xi(2)...xi(N)];Ki为电流校正矩阵。所述基于所述电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,包括:将所述电压校正矩阵与分布式逆变器仿真系统输出的电压相乘,得到分布式逆变器仿真系统输出的校正电压。所述基于所述电流校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电流,包括:将所述电流校正矩阵与分布式逆变器仿真系统输出的电流相乘,得到分布式逆变器仿真系统输出的校正电流。另一方面,本专利技术还提供一种分布式逆变器仿真系统的模拟装置,包括:获取模块,用于获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流,并基于分布式逆变器物理系统的类型在预先构建的分布式逆变器仿真系统中选择类型对应的数学模型,同时获取分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流;确定模块,用于基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,并基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵;校正模块,用于基于所述电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,并基于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,包括:获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流,并基于分布式逆变器物理系统的类型在预先构建的分布式逆变器仿真系统中选择类型对应的数学模型,同时获取分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流;基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,并基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵;基于所述电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,并基于所述电流校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电流。

【技术特征摘要】
1.一种分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,包括:获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流,并基于分布式逆变器物理系统的类型在预先构建的分布式逆变器仿真系统中选择类型对应的数学模型,同时获取分布式逆变器仿真系统输出的电压和电流;基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,并基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵;基于所述电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,并基于所述电流校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电流。2.根据权利要求1所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述分布式逆变器物理系统的类型包括单相和三相,所述分布式逆变器仿真系统的数学模型包括单相分布式逆变器仿真系统的数学模型和三相分布式逆变器仿真系统的数学模型。3.根据权利要求2所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述单相分布式逆变器仿真系统的数学模型按下式构建:式中,iL为单相分布式逆变器输出电流,为iL的一阶求导,ig为单相分布式逆变器并网点电流,为ig的一阶求导,Lg为单相分布式逆变器并网点的电网阻抗,Rg为单相分布式逆变器并网点的电网等效电阻,L为单相分布式逆变器交流侧滤波电抗值,R为单相分布式逆变器交流侧等效电阻,C为单相分布式逆变器交流侧滤波电容值,uc为单相分布式逆变器交流侧滤波电容两端电压,为uc的一阶求导,u0为单相分布式逆变器交流侧电压,us为单相分布式逆变器并网点电压。4.根据权利要求2所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述三相分布式逆变器仿真系统的数学模型按下式构建:式中,ua为三相分布式逆变器输出A相电压,ub为三相分布式逆变器输出B相电压,uc为三相分布式逆变器输出C相电压;usa为三相分布式逆变器并网点A相电压,usb为三相分布式逆变器并网点B相电压,usc为三相分布式逆变器并网点C相电压;ia为三相分布式逆变器输出A相电流,ib为三相分布式逆变器输出B相电流,ic为三相分布式逆变器输出C相电流;为ia的一阶求导,为ib的一阶求导,为ic的一阶求导;L为三相分布式逆变器交流侧滤波电抗值,R为三相分布式逆变器交流侧等效电阻,C为三相分布式逆变器直流侧支撑电容;ud为三相分布式逆变器直流侧电压,为ud的一阶求导;idc为三相分布式逆变器直流侧电流;Sa为三相分布式逆变器A相桥臂开关管的通断状态,Sb为三相分布式逆变器B相桥臂开关管的通断状态,Sc为三相分布式逆变器C相桥臂开关管的通断状态。5.根据权利要求1所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压校正矩阵,包括:基于获取的分布式逆变器物理系统输出的各接入点电压和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电压确定电压误差;基于所述电压误差确定电压矫正方程;基于电压矫正方程,采用最小二乘法确定电压校正矩阵。6.根据权利要求5所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述电压误差按下式确定:eu=[yu(1)-xu(1),yu(2)-xu(2),...,yu(N)-xu(N)]T式中,eu为电压误差,yu(N)为分布式逆变器物理系统输出的第N个电压,xu(N)为分布式逆变器仿真系统输出的电压第N个电压,T为转置。7.根据权利要求6所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述电压矫正方程按下式确定:Yu=XuKu+eu式中,Yu为分布式逆变器物理系统输出的电压形成的矩阵,且Yu=[yu(1)yu(2)...yu(N)]T;Xu为分布式逆变器仿真系统输出的电压形成的矩阵,且Xu=[xu(1)xu(2)...xu(N)];Ku为电压校正矩阵。8.根据权利要求1所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述基于所述分布式逆变器物理系统和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流校正矩阵,包括:基于获取的分布式逆变器物理系统输出的各接入点电流和分布式逆变器仿真系统输出的各接入点电流确定电流误差;基于所述电流误差确定电流矫正方程;基于电流矫正方程,采用最小二乘法确定电流校正矩阵。9.根据权利要求8所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述电流误差按下式确定:ei=[yi(1)-xi(1),yi(2)-xi(2),...,yi(N)-xi(N)]T式中,ei为电流误差,yi(N)为分布式逆变器物理系统输出的第N个电流,xi(N)为分布式逆变器仿真系统输出的电压第N个电流,T为转置。10.根据权利要求9所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述电流矫正方程按下式确定:Yi=XiKi+ei式中,Yi为分布式逆变器物理系统输出的电流形成的矩阵,且Yi=[yi(1)yi(2)...yi(N)]T;Xi为分布式逆变器仿真系统输出的电流形成的矩阵,且Xi=[xi(1)xi(2)...xi(N)];Ki为电流校正矩阵。11.根据权利要求7所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述基于所述电压校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电压,包括:将所述电压校正矩阵与分布式逆变器仿真系统输出的电压相乘,得到分布式逆变器仿真系统输出的校正电压。12.根据权利要求10所述的分布式逆变器仿真系统的模拟方法,其特征在于,所述基于所述电流校正矩阵校正分布式逆变器仿真系统输出的电流,包括:将所述电流校正矩阵与分布式逆变器仿真系统输出的电流相乘,得到分布式逆变器仿真系统输出的校正电流。13.一种分布式逆变器仿真系统的模拟装置,其特征在于,包括:获取模块,用于获取分布式逆变器物理系统输出的电压和电流,并基于分...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙丽敬李蕊吴鸣盛万兴刘海涛张海季宇熊雄吕志鹏宋振浩郑楠赵婷蔺圣杰李冬森李运兵余述良
申请(专利权)人:中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司国网安徽省电力有限公司国网安徽省电力有限公司电力科学研究院国网安徽省电力有限公司金寨县供电公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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