本发明专利技术涉及一种基于干扰观测器的多光伏光柴混合系统协调控制方法，定义光柴混合系统包括柴油发电系统和包含中心参考命令和局部参考命令的多光伏系统，利用干扰观测器估计系统中的负荷值，将混合电力系统中负荷的变化值应用到各个光伏系统输出功率参考值的设定中，从而根据负荷的变化及时调整光伏的输出功率，减小频率偏差。此方法与每个光伏系统都采用最大功率跟踪控制而不加协调的多光伏系统供电的效果进行对比，仿真结果证明了所提出的方法减小了光柴混合系统的频率偏差，并且各个光伏系统也获得了较大功率输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光柴混合系统控制技术，特别涉及一种。
技术介绍
光伏新能源以其无污染、无噪声、取之不尽、用之不竭等优点而越来越受到人们的关注[1-2]。光柴混合供电系统[3]是解决我国偏远地区用电的重要途径。由于光伏新能源受天气变化的影响其输出功率具有波动性、随机性 、间歇性等特点，特别是多个光伏系统和柴油发电系统联合供电时，电源出力的波动性以及系统中负荷的不断变化可能会引起混合供电系统有功功率不平衡和频率大幅偏移，超出安全运行范围，需要采取适当的频率控制策略[2-4]。近年来，关于如何降低可再生能源输出功率波动的研究已取得一定成果。文献[5-8]针对光伏最大功率跟踪控制进行了优化策略，减小由于受天气条件的影响而产生的光伏输出功率的波动性，但是没有考虑微网中负荷变化的影响，并且没有直接针对系统频率偏差进行调节。文献[9]通过增加蓄电池储能设备来改善光伏系统的电能质量，使得光伏系统的输出变得更加平滑，但是当光伏系统大规模应用时，需要安装大容量的蓄电池，将会导致光伏系统安装成本大幅增加，而且使用蓄电池会带来不可避免的环境问题。此外还有学者专门设计负载电阻来消耗波动的功率，但这并不能有效的抑制功率波动。文献[3]提出了基于最小阶观测器的光柴混合系统的多光伏协调控制策略。通过设计最小阶观测器预测系统负荷值，利用估计的负荷值来调节光伏系统的功率输出，从而减小了系统的频率偏差。但是文献中所设计的最小阶观测器[10-11]只适用于确定线性系统，而实际电力系统由于负荷波动都是不确定的。基于以上研究成果，本文提出了基于干扰观测器的多光伏协调控制研究。建立了光柴供电系统的模型，分析了太阳能发电的基本原理和特性。设计了干扰观测器，估计出混合电力系统中不断变化的负荷值。再根据估计的负荷值计算出负荷的变化值，利用负荷的变化值调节各光伏系统的输出功率，进而实现对各光伏板出力的协调控制。最后通过对10个光伏板在不同日照强度下的出力情况和频率变化进行了仿真分析研究。[l]ffoyte A. , Thong V. V. , Belmans R. , Nijs J. : ‘Voltage fluctuationson distribution level introduced by photovoltaic systems’ , IEEE Trans. EnergyConvers. , 2006, 21(1), pp. 202 - 209.[2]Asano H. , Yajima K. , Kaya Y. : ^ Influence of photovoltaic powergeneration on required capacity for load frequency control’， IEEE Trans. EnergyConvers. , 1996, 11(1), pp. 188 - 193.[3]TomonobuSenjyu, Manoj Datta, Atsushi Yona and Chul-Hwan Kim, “AControl Method for Small Utility Connected Large PV System to Reduce FrequencyDeviation Using a Minimal-Order Observer”， IEEE Transactions on energyconversion, VOL. 24，NO. 2，JUNE 2009，pp520-528. [4]E.Wiemkenj H. G. Beyer, W. Heydenreichj and K. Kiefer, “Powercharacteristics of PV ensembles: Experiences from the combined power productionof 100 grid connected PV systems distributed over the area of Germany, ” SolarEnergy, 2001，70 (6)，pp. 513 - 518.[5]N.Femiaj G. Petronej and G. Spagnuoloj and M. Vitellij “Optimizationof perturb and observe maximum power point tracking method, ” IEEE Trans. PowerElectroa , 2005，20(4)，pp. 963 - 973.[6]C.Huaj J. Linj and C. Shenj “Implementation of a DSP controlledphotovoltaic system with peak power tracking, ” IEEE Trans.1nd. Electron. , 1998，45(1) : 99-107. [7]周念成，闫立伟，王强钢.光伏发电在微电网中接入及动态特性研究[J].电力系统保护与控制，2010，11(14) : 119-127.[8]N.1naj S. Yanagawaj T. Katoj and Y. Suzuokij “Smoothing of PV systemoutput by tuning MPPT control,，’ Elect. Eng. Jpa，vol. 152，no. 2，pp. 10 - 17，2005.[9]R.Wangerj “Large lead/acid batteries for frequency regulation, loadlevelling and solar power applications, ” J. Power Sources, vol. 67， pp. 163 -172，1997.[10]D.G. Luenburgerj “An introduction to observer,，’ IEEE Trans. Autom.Control, 1971，AC-16 (6), pp. 596-602.[11]L.C. Min and C. S. Shingj “Control of power systems using minimal-orderobservers，，，Computers and Electrical Engineering, 1980，7(3)，pp. 211-215.
技术实现思路
本专利技术是针对多光伏接入的独立运行光柴混合系统，为了减小由于釆光角度和容量不同等问题造成的各个光伏系统出力不一致，从而使光伏系统的有功功率输出发生波动而产生较大的频率偏差的问题，提出了一种，利用干扰观测器估计系统中的负荷值，由此计算负荷的变化值，并将负荷的变化值应用到光伏输出功率参考值的设定中来解决频率偏差问题。本专利技术的技术方案为一种，具体包括如下步骤 1)定义光柴混合系统包括柴油发电系统和包含中心参考命令和局部参考命令的多光伏系统； 2)建立多光伏系统数学模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于干扰观测器的多光伏光柴混合系统协调控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）定义光柴混合系统包括柴油发电系统和包含中心参考命令和局部参考命令的多光伏系统；2）建立多光伏系统数学模型：，其中和分别是太阳能电池模块的输出电流和输出电压，是光生电流，是光电池反向饱和电流，是电子电量，是波尔兹曼常数，是二极管理想因子，是并联电池数，是串联电池数，?Rs为串联电池内阻，是光电池内阻电流，是光伏阵列的温度；3）建立包含负荷扰动的柴油发电系统数学模型：，?,,?,?其中是状态向量,?x1是频率偏差,?x2是柴油发电机输出功率，x3是调速器输出,x4是积分控制量，其中是系统时间常数?(s)；是系统增益；是时间常数(s)?；是积分控制增益；是调速器时间常数?(s)；R是调速器调速系数；是混合电力系统中负荷扰动(pu)；u(t)是柴油发电系统控制器；4）设计的干扰观测器，干扰观测器输入和PL，输出负荷的估计值，令，设计负荷干扰观测器满足如下状态方程：其中，，，是需要设计的观测器增益，其中是的系统状态观测向量，是干扰观测值，是单位矩阵，和是要设计的观测器增益矩阵；5）利用设计的干扰观测器得到负荷的估计值，计算负荷变化是：，其中积分区间；6）将负荷的估计值作用于多光伏系统输入，分别设定多光伏系统的中央控制命令和局部控制命令，在不同参考命令的协调作用下，根据系统负荷的变化及时调整各个光伏系统的输出功率，中央控制命令可表示为：其中，为光伏板的个数,?，为阻尼系数，，为自然频率,?为第个光伏板最大功率；?(为0.707，为0.2)；局部控制命令可表示为：其中为第个光伏系统MPPT输出功率，。?604046dest_path_image002.jpg,2012105519909100001dest_path_image004.jpg,2012105519909100001dest_path_image006.jpg,2012105519909100001dest_path_image008.jpg,458870dest_path_image010.jpg,238607dest_path_image012.jpg,2012105519909100001dest_path_image014.jpg,2012105519909100001dest_path_image016.jpg,2012105519909100001dest_path_image018.jpg,2012105519909100001dest_path_image020.jpg,2012105519909100001dest_path_image022.jpg,2012105519909100001dest_path_image024.jpg,2012105519909100001dest_path_image026.jpg,2012105519909100001dest_path_image028.jpg,2012105519909100001dest_path_image030.jpg,2012105519909100001dest_path_image032.jpg,2012105519909100001dest_path_image034.jpg,2012105519909100001dest_path_image036.jpg,2012105519909100001dest_path_image038.jpg,2012105519909100001dest_path_image040.jpg,2012105519909100001dest_path_image042.jpg,2012105519909100001dest_path_image044.jpg,2012105519909100001dest_path_image046.jpg,2012105519909100001dest_path_image048.jpg,2012105519909100001dest_path_image050.jpg,316372dest_path_image036.jpg,2012105519909100001dest_path_image052.jpg,2012105519909100001dest_path_image054.jpg,2012105519909100001dest_path_image056.jpg,2012105519909100001dest_path_image05...
【技术特征摘要】
1.一种基于干扰观测器的多光伏光柴混合系统协调控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤 1)定义光柴混合系统包括柴油发电系统和包含中心参考命令和局部...
【专利技术属性】
技术研发人员：米阳，符杨，赵晋斌，韩云昊，包晓炜，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：
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