【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统及其自动化，特别涉及一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法。
技术介绍
1、随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏发电作为清洁能源的重要组成部分得到了广泛应用。然而，光伏发电系统在并网过程中往往面临着低压穿越能力不足的问题，这给系统的稳定性和运行可靠性带来了挑战。光伏并网系统的低压穿越能力是指系统在电压下降或电网故障等异常情况下，能够稳定运行并持续输出电能的能力。然而，由于光伏发电系统的输出特性和电网负荷变化等因素的影响，系统在面临电网低压穿越时往往容易失去稳定性，可能导致系统停运或损坏。
2、传统的pi控制方法是一种常用的控制策略，被广泛应用于光伏发电系统中。pi控制通过比例和积分操作，根据误差信号对系统进行调节，以实现系统的稳定运行。然而，pi控制在应对光伏并网系统低压穿越能力不足的问题时存在一些局限性。
3、为了提高光伏低压穿越能力，提出了一种基于模型预测控制的解决方案。该方法通过建立光伏发电系统的数学模型，准确描述了系统的动态特性和响应特点，来提高系统的稳定性和响应能力，并满足日益增长的能源需求。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，在减少向电网供给有功功率的同时，更好地保持了直流回路电压在其限制范围内的能力。
2、本专利技术具体为一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，所述光伏发电低电压穿越能力提升方法包括以下步骤：
3、步骤s1，根据光伏并
4、步骤s2，设计mpc控制器，利用模型预测控制(mpc)的方法，设计了光伏侧变流器的控制策略；该控制器利用模型中建立的非线性关系，通过控制dc链路电压来调节光伏并网逆变器的运行状态，以增强低电压穿越能力；
5、步骤s3，参数调优，通过调节所述mpc控制器中的参数，用预测和控制时间窗口、权重矩阵等，来优化系统的性能；
6、步骤s4，验证分析mpc控制策略在增强lvrt能力方面的优势和效果。
7、进一步地，所述步骤s1具体为：
8、s1.1、采用系统辨识的方法建立相应的非线性状态空间模型，先建立光伏并网逆变器的非线性状态空间模型。
9、进一步地，所述步骤s1.1具体为：
10、s1.1.1、从太阳能面板提取的实际功率pm可计算为：
11、pm＝iraηpηtsin(β)
12、式中，ir是太阳能辐射强度(w/m2)，a是太阳能面板的表面积(m2)，ηp是太阳能电池板在标准测试条件下的额定转换效率，ηt是太阳能电池板温度系数，β是太阳光的入射角度，sinβ是该角度下太阳辐射的投影比例；
13、ηt根据电池板的温度特性进行计算，一般来说，随着电板温度的增加，电板的转换效率会降低；根据经验公式，ηt表示为：
14、ηt＝ηp-kt(t-tref)
15、式中，t是太阳能电池板的温度，一般使用板表面温度；tref是标准测试条件下的板温度，常为25℃；kt是电池板的温度系数，单位为％/℃，一般为0.3％～0.5％/℃；
16、光伏电站为了提高光伏发电的利用率，会使系统工作在mpp处；当系统运行时突然发生功率缺额现象，若此时光伏发电系统正运行在mpp处，则会因为没有备用功率而无法进行调频；为了解决上述问题，采用减载控制，通过让系统偏离mpp，使系统本身获得一定的能够用来参与调频的备用功率；在减载控制作用下，光伏输出功率表示为：
17、pg＝pm(1-δ)
18、式中δ为有功备用系数，pg为光伏输出的功率；
19、s1.1.2、光伏发电系统的电能转换系模型采用单二极管细节模型；太阳能电池板的直流输出特性：
20、
21、式中，i为电池板输出电流(a)，vs为电池板输出电压(v)，iph为电池板光照下的光伏电流(a)，is为反向饱和电流(a)，q为元电荷电荷数(1.6×10^-19c)，k为玻尔兹曼常数(1.38×10^-23j/k)，t为电池板温度(k)，n为二极管理论因子(一般取1)，rs为光伏源串联电阻(ω)，rsh为光伏源并联电阻(ω)；
22、s1.1.3、将光伏发电系统的直流输出信号模型表示为
23、
24、式中i为输出电流，v为输出电压，l为等效电感，rs为光伏源串联电阻。
25、进一步地，所述步骤s1.1.3具体为：
26、s1.1.3.1建立gsc模型(电网侧变换器模型)，gsc模型包括将gsc连接到pcc的滤波器中的电阻rg和电感lg；将三相静止abc坐标系变换为旋转dq坐标系，则电网侧变换器模型表示为：
27、
28、
29、式中，vinv_d、vinv_q为逆变器输出电压，vgd、vgq为电网母线电压，igd、igq为逆变器分别在d、q轴上的输出电流，ωg为电网频率；
30、s1.1.3.2、由电容cdc和电压vdc组成的直流回路模型可以用光伏输出的功率pg与向电网供电的功率pgrid之间的关系表示，
31、
32、进一步地，所述步骤s2具体为：
33、s2.1、重新绘制光伏并网逆变器模型和控制的总体结构，包括mpc控制器；mpc公式是基于光伏发电系统的非线性状态空间模型，以动态状态方程的形式提出；同时虑了有功备用系数δ、直流电压vdc方程，得到直流回路电压动态方程：
34、
35、s2.2、建立一个工厂模型来设计所述mpc控制器；考虑状态变量向量为：
36、[x1 x2]t＝[δ vdc]t
37、控制输入的方程是
38、u＝[isq]
39、式中，isq为逆变器输出电流q轴分量；
40、得到最后系统的方程用非线性矢量函数表示为：
41、
42、式中，b为系统阻尼系数。
43、输出被认为是
44、y＝[vdc]。
45、进一步地，所述步骤s3具体为：
46、mpc使用系统的离散时间线性化状态空间模型；从连续时间状态空间矩阵出发，利用小信号理论得到离散状态矩阵；然后，在离散时间，选择所述mpc控制器的代价函数，如下所示：
47、
48、其中是时刻tk的预测控制输出向量，
49、
50、式中，和为直流回路电压和俯仰角的预测输出，为预测控制信号增量，
51、
52、r是参考轨迹，其中包括参考dc侧电压vdc_ref和俯仰角βrefer，为：
53、
54、q、r是加权矩阵，假设其在预测范围内是恒定的，为：
55、q＝[q1 0]本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤S1.1具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤S1.1.3具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
6.根据权利要求5所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
【技术特征摘要】
1.一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于多目标的光伏发电低电压穿越能力提升方法，其特征在于，所述步骤s1.1具体为：
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁源，杨洋，姜望，杨鑫泽，李威，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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