光伏并网机电暂态仿真装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种光伏并网机电暂态仿真装置，包括：锁相环、坐标系变换模块和MPPT模块，坐标系变换模块的输出端与锁相环的输入端连接，锁相环的输出端与MPPT模块的输入端连接；坐标系变换模块用于向锁相环输入电压q轴分量；锁相环用于将电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角；MPPT模块用于将夹角作为逆变控制环节的相角。本发明专利技术实施例通过将电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角，并将该夹角作为逆变控制环节的相角。由于该锁相环是基于机电暂态时间尺度的，从而能够被加入到光伏并网机电暂态仿真模型中，因此能够分析详细的光伏发电机电暂态模型的波形。

Photovoltaic grid-connected electromechanical transient simulation device

【技术实现步骤摘要】
光伏并网机电暂态仿真装置
本专利技术实施例涉及暂态仿真领域，更具体地，涉及一种光伏并网机电暂态仿真装置。
技术介绍
由于人类的活动，世界正面临着能源危机以及生活环境被破坏的问题。光伏发电作为一种清洁、绿色的可再生能源利用方式，能在缓解能源危机和防止环境破坏方面发挥重要作用。其中，光伏并网技术成为有效利用太阳能发电的核心和关键。然而惯量低的光伏大量并网后会对电网的稳定性造成严重影响，因此，需要研究光伏的暂态模型用于电网的稳定性分析。现有技术中，通常使用函数计算的方式对电压进行锁相，但这种锁相方式无法研究光伏发电的机电暂态效应。这是由于现有的锁相环是基于电磁暂态仿真的，而机电暂态时间尺度要远大于电磁暂态，因此，现有的锁相环无法研究光伏发电的机电暂态效应。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的光伏并网机电暂态仿真装置。本专利技术实施例提供了一种光伏并网机电暂态仿真装置，该装置包括：锁相环、坐标系变换模块和MPPT模块，坐标系变换模块的输出端与锁相环的输入端连接，锁相环的输出端与MPPT模块的输入端连接；坐标系变换模块用于向锁相环输入电压q轴分量；锁相环用于将电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角；MPPT模块用于将夹角作为逆变控制环节的相角。本专利技术实施例提供的光伏并网机电暂态仿真装置，通过将电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角，并将该夹角作为逆变控制环节的相角。由于该锁相环是基于机电暂态时间尺度的，从而能够被加入到光伏并网机电暂态仿真模型中，因此通过锁相环进行锁相能够分析详细的光伏发电机电暂态模型的波形，从而更好的研究光伏发电的机电暂态效应。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的光伏并网机电暂态仿真装置的结构示意图；图2为本专利技术另一实施例的光伏并网机电暂态仿真装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的锁相环机电内部处理示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。由于现有技术中基于电磁暂态仿真的锁相环无法研究光伏发电的机电暂态，而锁相环对于机电暂态模型的影响是不可忽视的。基于此，本专利技术实施例提供一种光伏并网机电暂态仿真装置。参见图1，该装置包括：锁相环102、坐标系变换模块101和MPPT模块103，坐标系变换模块101的输出端与锁相环102的输入端连接，锁相环102的输出端与MPPT模块103的输入端连接；坐标系变换模块101用于向锁相环102输入电压q轴分量；锁相环102用于将电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角；MPPT模块103用于将夹角作为逆变控制环节的相角。其中，坐标系变换模块101的作用是对电压的坐标系进行变换，变换后能够至少获得电压q轴分量，本专利技术实施例对坐标系变换模块101具体的坐标变换方式不作限定。参见图2，坐标系变换模块101将变换后获得的电压q轴分量输入至锁相环102。在机电暂态模型中，由于都是基波向量，在锁相环102中不能通过park变换生成电网电压的q分量作为参考量，而是应该使用电网测电压的虚部作为需要追踪的变量，将其作为锁相的参考量。因此，在锁相环102中，将电压的虚部经过比例积分环节(PI调节)和限幅环节后，输出q轴与x轴的夹角δ，并作为逆变控制环节的相角。MPPT模块103能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。其中，逆变控制是MPPT模块103所能实现的一个功能。本专利技术实施例提供的光伏并网机电暂态仿真装置，通过将电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角，并将该夹角作为逆变控制环节的相角。由于该锁相环是基于机电暂态时间尺度的，从而能够被加入到光伏并网机电暂态仿真模型中，因此通过锁相环进行锁相能够分析详细的光伏发电机电暂态模型的波形，从而更好的研究光伏发电的机电暂态效应。参见图3，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，锁相环102包括：比例单元、第一积分单元、求和单元、限幅单元和第二积分单元；比例单元的输出端分别与第一积分单元及求和单元的输入端连接；第一积分单元的输出端与求和单元的输入端连接，求和单元的输出端与限幅单元的输入端连接，限幅单元的输出端与第二积分单元的输入端连接。其中，比例单元用于对接收的电压q轴分量进行处理，将处理后获得的比例环节结果分别输入至第一积分单元及求和单元。具体地，比例单元可对应图3中的框，其中，Kpll是PLL(即锁相环102)的积分增益，可以取30；ω0为系统的基础角速度2πf。其中，第一积分单元用于对比例环节结果进行处理，将处理后获得的积分环节结果输入至求和单元；具体地，第一积分单元可对应图3中的其中，Kpll是PLL(即锁相环102)的积分增益，可以取0；s表示对Kpll进行积分。其中，求和单元用于对比例环节结果与积分环节结果进行求和处理，将处理后获得的求和环节结果输入至限幅单元。具体地，求和单元对应图3中的∑框。其中，限幅单元用于对求和环节结果进行限幅处理，将处理后获得的限幅结果输入至第二积分单元。具体地，限幅单元对应图3中的Pmax-Pmax框，将求和环节结果限定在一定的幅值范围内。其中，第二积分单元用于对限幅结果进行处理，将处理后获得的夹角输入至MPPT模块103。具体地，第二积分单元对应图3中的第二积分单元输出的结果为q轴与x轴之间的夹角δ。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，该装置还包括：定无功模块104；坐标系变换模块101的输入端与交流系统的输出端连接，定无功模块104的输入端与坐标系变换模块101的输出端及所述锁相环的输出端连接；坐标系变换模块101还用于将接收的交流系统输出的电压实部和电压虚部转换为电压d轴分量和电压q轴分量，并将电压d轴分量输入至定无功模块104以及将电压q轴分量输入至MPPT模块103。具体地，坐标系变换模块101从电网侧得到电网电压的实部和虚部(即上述电压实部和电压虚部)，并将实部和虚部转化为dq轴分量(即电压d轴分量和电压q轴分量)。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，坐标系变换模块101通过如下公式进行转换：式中，Ux为电压实部，Uy为电压虚部，Ud为电压d轴分量，Uq为电压q轴分量，δ为q轴与直角坐标系的x轴的夹角。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，定无功模块104的输出端与交流系统的输入端连接；MPPT模块103的输出端与交流系统的输入端连接；定无功模块104用于根据电压d轴分量生成控制电流q轴分量，将控制电流q轴分量转换为电网电流的实部，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏并网机电暂态仿真装置，其特征在于，包括：锁相环、坐标系变换模块和MPPT模块，所述坐标系变换模块的输出端与所述锁相环的输入端连接，所述锁相环的输出端与所述MPPT模块的输入端连接；所述坐标系变换模块用于向所述锁相环输入电压q轴分量；所述锁相环用于将所述电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角；所述MPPT模块用于将所述夹角作为逆变控制环节的相角。

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网机电暂态仿真装置，其特征在于，包括：锁相环、坐标系变换模块和MPPT模块，所述坐标系变换模块的输出端与所述锁相环的输入端连接，所述锁相环的输出端与所述MPPT模块的输入端连接；所述坐标系变换模块用于向所述锁相环输入电压q轴分量；所述锁相环用于将所述电压q轴分量经过比例积分处理和限幅处理后，输出q轴与x轴之间的夹角；所述MPPT模块用于将所述夹角作为逆变控制环节的相角。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁相环包括：比例单元、第一积分单元、求和单元、限幅单元和第二积分单元；所述比例单元的输出端分别与所述第一积分单元及所述求和单元的输入端连接；所述第一积分单元的输出端与所述求和单元的输入端连接，所述求和单元的输出端与所述限幅单元的输入端连接，所述限幅单元的输出端与所述第二积分单元的输入端连接；所述比例单元用于对接收的所述电压q轴分量进行处理，将处理后获得的比例环节结果分别输入至所述第一积分单元及所述求和单元；所述第一积分单元用于对所述比例环节结果进行处理，将处理后获得的积分环节结果输入至所述求和单元；所述求和单元用于对所述比例环节结果与所述积分环节结果进行求和处理，将处理后获得的求和环节结果输入至所述限幅单元；所述限幅单元用于对所述求和环节结果进行限幅处理，将处理后获得的限幅结果输入至所述第二积分单元；所述第二积分单元用于对所述限幅结果进行处理，将处理后获得的所述夹角输入至所述MPPT模块。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：定无功模块；所述坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：林毅，巨云涛，慕宗达，吴雄，张永华，张林垚，薛静玮，王莹，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司经济技术研究院，中国农业大学，
类型：发明
国别省市：福建,35