CN109149661A - 改进的综合负荷模型建立方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了改进的综合负荷模型建立方法及装置，考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略得到相应的控制框图；计算控制框图的总传递函数，构建光伏并网的等效负荷模型；搭建储能并网的等效负荷模型，构建光伏储能分布式电源负荷模型；根据电动汽车充放电特性，建立电动汽车充放电负荷模型；最后在传统综合负荷模型的基础上，新增上述分布式电源以及电动汽车充放电特性，构建新型广义综合负荷模型。本发明在光伏模型中考虑了低电压穿越，在光伏的诺顿等效模型的基础上进行改进，考虑了电动汽车充放电特性，因此更加精确地描述负荷特性，能够提高电力系统仿真计算的精度。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统自动化的技术领域，尤其涉及改进的综合负荷模型建立 方法及装置。
背景技术
随着科技的发展，能源紧缺、能源供应不足等问题引起了广泛关注，新能源 在电力系统中的应用逐步扩大。随着分布式发电技术的发展和快速推进，分布式 电源的接入容量将不断增大。另一方面，近年来，各国都在大力发展高效清洁可 再生能源，并逐步加大“以电代油”特征的电动汽车的发展。传统的综合负荷模 型可能已不再能很好地描述负荷特性。因此，研究含分布式电源与电动汽车的配 电网综合负荷特性，为电力系统仿真计算提供必要的技术支持，具有重要的理论 价值和工程实际意义。
目前关于负荷建模的研究中，多采用ZIP加感应电动机模型，未考虑各类分 布式电源的特性。随着分布式电源以及电动汽车等广义负荷的渗透率逐步增加， 传统ZIP负荷模型已经不再能够精确的描述负荷的特性，负荷模型研究仍需要深 入。相关研究表明，负荷模型已成为影响仿真计算精度的关键因素之一。可见， 要提高电力系统仿真计算的精度，就必须有较为精确的负荷模型。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供改进的综合负荷模型建立 方法及装置，旨在解决随着分布式电源以及电动汽车等广义负荷的渗透率逐步增 加，传统综合负荷模型不能够精确地描述负荷特性的问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种改进的综合负荷模型建立方法，包括：
光伏步骤：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；
根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控 制框图；
计算控制框图的总传递函数；
根据计算得到的总传递函数、调整后的无功电流指令，构建光伏并网的等效 负荷模型；
搭建储能并网的等效负荷模型；
根据储能并网的等效负荷模型与光伏并网的等效负荷模型，构建光伏储能分 布式电源负荷模型；
电动汽车步骤：
根据电动汽车的充放电特性，构建电动汽车充放电负荷模型；
综合步骤：
在包含ZIP静态负荷和感应电动机动态负荷的传统综合负荷模型的基础上， 在母线处并联接入光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型，构 建改进的综合负荷模型。
在上述实施例的基础上，优选的，所述考虑分布式光伏的低电压穿越情况， 对无功电流指令进行自适应调整，具体为：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，根据接入中压电网分布式电源的并网标 准，在电网故障期间，根据电压跌落幅度，对无功电流指令进行自适应调整；
式中，α为跌落后的电网正序电压幅值。
在上述实施例的基础上，优选的，所述根据光伏并网控制策略和前馈解耦策 略，得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图，具体为：
在并网交流侧采集到三相电压电流，经过dq坐标变换，得到有功电流id、 无功电流iq；
在直流侧采集直流电压，与预定的参考直流电压作差，差值经过PI调节器 控制，得到参考有功电流将参考有功电流与有功电流id进行比较，经过 前馈解耦控制，得到d轴参考电压
将无功电流指令与无功电流iq进行比较，经过前馈解耦控制，得到q轴参 考电压
在并网交流侧采集到三相电压，输入锁相环PLL，得到参考相位角；
结合参考相位角与d轴参考电压q轴参考电压将d轴参考电压 q轴参考电压经坐标变换为三相电压，求出三相电压的参考值，并生成PWM 波作为脉冲信号；该脉冲信号用于控制IGBT通断，完成光伏逆变控制过程；
得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图。
在上述实施例的基础上，优选的，所述计算控制框图的总传递函数，具体为：
确定控制框图中各个环节的子传递函数；其中，电流控制环节为PI控制， 其子传递函数为调制波到逆变器环节的子传递函数为Kpwm；LCL滤 波器环节的子传递函数分别为其中，Kp为比例环节的系数， Ki为积分环节的系数，s为复变量，L1、L2分别为滤波器里的前电感、后电感， C1为滤波器里的电容；
对控制框图进行化简，计算得到控制框图的总传递函数为：
式中，Idref、Iqref分别为并网逆变器电流参考值的d轴分量、q轴分量，Usd、 Usq分别为并网逆变器并网电压的d轴分量、q轴分量，Isd、Isq分别为并网逆变 器并网电流的d轴分量、q轴分量；G1为受控电流源的受控因子；Yeq为戴维南- 诺顿等效模型中的等效导纳；H为电流补偿因子。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述电动汽车步骤，具体为：
构建电动汽车的电池模型；
搭建DC/DC变换器仿真模型，用于控制电动汽车的电池模型的充放电模式；
根据电动汽车的充放电特性，对电动汽车的电池模型的充放电特性进行设计， 其中放电采用恒流放电，充电采用的方式为：在电池的荷电状态低于预定比例时 采用恒流充电，在电池荷电状态高于预定比例时采用恒压充电；根据所设计的充 放电特性设计直流电路的控制模块，用于控制DC/DC变换器仿真模型；
搭建电动汽车负荷的并网模块，其中逆变部分的并网控制采用PQ控制策略： 假设将dq轴的坐标进行旋转，使d轴与电压方向相同，从而电压在q轴分量为 零，则可以将PQ控制的计算公式：
化简为：
式中，Pgrid为网侧有功功率；Qgrid为网侧无功功率；ud为电压的d轴分量； uq为电压的q轴分量；id为电流的d轴分量；iq为电流的q轴分量；
从而，得到参考有功电流idref和参考无功电流iqref：
式中，Pref为实际应用中可设定的参考有功功率；Qref为实际应用中可设定 的参考无功功率；
根据实际应用中设定的参考有功功率、参考无功功率，实现功率的解耦控制；
根据电动汽车的电池模型、DC/DC变换器仿真模型、PQ控制策略，构建电 动汽车充放电负荷模型。
在上述实施例的基础上，优选的，所述预定比例为80％。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述综合步骤，具体为：
在35kV母线下接入包含ZIP静态负荷和动态负荷的传统综合负荷模型；ZIP 静态负荷包括恒阻抗、恒电流和恒功率负荷，动态负荷用感应电动机负荷模型来 表示；
将构建完成的光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型接在35kV母线下，与传统综合负荷模型并联，构建改进的综合负荷模型。
一种改进的综合负荷模型建立装置，包括：
光伏模块，用于：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；
根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控 制框图；
计算控制框图的总传递函数；
根据计算得到的总传递函数、调整后的无功电流指令，构建光伏并网的等效 负荷模型；
搭建储能并网的等效负荷模型；
根据储能并网的等效负荷模型与光伏并网的等效负荷模型，构建光伏储能分 布式电源负荷模型；
电动汽车模块，用于：
根据电动汽车的充放电特性，构建电动汽车充放电负荷模型；
综合模块，用于：
在包含ZIP静态负荷和感应电动机动态负荷的传统综合负荷模型的基础上， 在母线处并联接入光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型，构 建改进的综合负荷模型。
在上述实施例的基础上，优选的，所述考虑分布式光伏的低电压穿越情况， 对无功电流指令进行自适应调整，具体为：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，根据接入中压电网分布式电源的并网标 准，在电网故障期间，根据电压跌落幅度，对无功电流指令进行自适应调整；
式中，α为跌落后的电网正序电压幅值；
所述根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应 的控制框图，具体为：
在并网交流侧采集到三相电压电流，经过dq坐标变换，得到有功电流id、 无功电流iq；
在直流侧采集直流电压，与预定的参考直流电压作差，差值经过PI调节器 控制，得到参考有功电流将参考有功电流与有功电流id进行比较，经过 前馈解耦控制，得到d轴参考电压
将无功电流指令与无功电流iq进行比较，经过前馈解耦控制，得到q轴参 考电压
在并网交流侧采集到三相电压，输入锁相环PLL，得到参考相位角；
结合参考相位角与d轴参考电压q轴参考电压将d轴参考电压 q轴参考电压经坐标变换为三相电压，求出三相电压的参考值，并生成PWM 波作为脉冲信号；该脉冲信号用于控制IGBT通断，完成光伏逆变控制过程；
得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图；
所述计算控制框图的总传递函数，具体为：
确定控制框图中各个环节的子传递函数；其中，电流控制环节为PI控制， 其子传递函数为调制波到逆变器环节的子传递函数为Kpwm；LCL滤 波器环节的子传递函数分别为其中，Kp为比例环节的系数， Ki为积分环节的系数，s为复变量，L1、L2分别为滤波器里的前电感、后电感， C1为滤波器里的电容；
对控制框图进行化简，计算得到控制框图的总传递函数为：
式中，Idref、Iqref分别为并网逆变器电流参考值的d轴分量、q轴分量，Usd、 Usq分别为并网逆变器并网电压的d轴分量、q轴分量，Isd、Isq分别为并网逆变 器并网电流的d轴分量、q轴分量；G1为受控电流源的受控因子；Yeq为戴维南- 诺顿等效模型中的等效导纳；H为电流补偿因子。
在上述任意实施例的基础上，优选的，所述电动汽车模块，用于：
构建电动汽车的电池模型；
搭建DC/DC变换器仿真模型，用于控制电动汽车的电池模型的充放电模式；
根据电动汽车的充放电特性，对电动汽车的电池模型的充放电特性进行设计， 其中放电采用恒流放电，充电采用的方式为：在电池的荷电状态低于预定比例时 采用恒流充电，在电池荷电状态高于预定比例时采用恒压充电；根据所设计的充 放电特性设计直流电路的控制模块，用于控制DC/DC变换器仿真模型；
搭建电动汽车负荷的并网模块，其中逆变部分的并网控制采用PQ控制策略： 假设将dq轴的坐标进行旋转，使d轴与电压方向相同，从而电压在q轴分量为 零，则可以将PQ控制的计算公式：
化简为：
式中，Pgrid为网侧有功功率；Qgrid为网侧无功功率；ud为电压的d轴分量； uq为电压的q轴分量；id为电流的d轴分量；iq为电流的q轴分量；
从而，得到参考有功电流idref和参考无功电流iqref：
式中，Pref为实际应用中可设定的参考有功功率；Qref为实际应用中可设定 的参考无功功率；
根据实际应用中设定的参考有功功率、参考无功功率，实现功率的解耦控制；
根据电动汽车的电池模型、DC/DC变换器仿真模型、PQ控制策略，构建电 动汽车充放电负荷模型。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明公开了改进的综合负荷模型建立方法及装置，该方法包括光伏步骤、 电动汽车步骤、综合步骤，在光伏模型中考虑了低电压穿越，在光伏的诺顿等效 模型的基础上进行了改进；考虑电动汽车充放电行为，建立电动汽车电池的负荷 模型，将上述负荷模型加入到传统“ZIP+感应电动机”模型中，构成“ZIP+感应 电动机+分布式电源+EV”的新型广义综合负荷模型，更加精确地描述负荷特性。
本发明充分考虑了包括分布式光伏电源以及电动汽车充放电特性的负荷特 性，在传统综合负荷模型上新增分布式电源和电动汽车充放电模型，建立更加精 确的广义综合负荷模型。具体而言，具有以下优点：
(1)本发明考虑了光伏模型在低电压穿越时提供无功支撑的情况，对模型 进行改进，提出的等效模型对光伏的无功输出也做出了等效描述；
(2)本发明考虑了随着渗透率增加，分布式电源在负荷模型中的影响，建 立的模型符合当前电力系统发展的需要；
(3)电动汽车的规模越来越庞大，未来将会有更多EV(Electric Vehicle， 即电动汽车)与电网交互，进行充放电，本发明构建电动汽车充放电的负荷模型， 符合未来电动汽车的发展趋势；
(4)对比传统的“ZIP+感应电动机”负荷模型，本发明提出的考虑分布式 电源与电动汽车充放电的综合负荷模型新增了分布式电源与电动汽车的负荷模 型，构建的新型广义综合负荷模型可以更加精确的描述当前母线下的综合负荷特 性，提高电力系统仿真计算的精度，为电力系统仿真计算提供必要的技术支持， 具有重要的理论价值和工程实际意义。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了本发明实施例提供的一种改进的综合负荷模型建立方法的流程 示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种光伏并网部分的控制框图；
图3示出了本发明实施例提供的一种负荷模型总体结构的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是， 在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合 形成新的实施例。
具体实施例一
如图1和图3所示，本发明实施例提供了一种改进的综合负荷模型建立方 法，包括：
光伏步骤S101：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；
根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控 制框图；
计算控制框图的总传递函数；
根据计算得到的总传递函数、调整后的无功电流指令，构建光伏并网的等效 负荷模型；
搭建储能并网的等效负荷模型；
根据储能并网的等效负荷模型与光伏并网的等效负荷模型，构建光伏储能分 布式电源负荷模型；
电动汽车步骤S102：
根据电动汽车的充放电特性，构建电动汽车充放电负荷模型；
综合步骤S103：
在包含ZIP静态负荷和感应电动机动态负荷的传统综合负荷模型的基础上， 在母线处并联接入光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型，构 建改进的综合负荷模型，如图3所示。图3中，P、Q分别为电网侧传输的有功 功率和无功功率，j为虚数单位；M为等值电动机。
本发明实施例在光伏模型中考虑了低电压穿越，构建光伏并网的等效负荷模 型，考虑电动汽车充放电行为，建立电动汽车电池的负荷模型，将上述负荷模型 加入到传统“ZIP+感应电动机”模型中，构成“ZIP+感应电动机+分布式电源+电 动汽车”的新型广义综合负荷模型，更加精确地描述负荷特性。
优选的，所述考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适 应调整，可以具体为：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，根据接入中压电网分布式电源的并网标 准，在电网故障期间，根据电压跌落幅度，对无功电流指令进行自适应调整；
式中，α为跌落后的电网正序电压幅值。
优选的，所述根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴 分量相应的控制框图，可以具体为：
在并网交流侧采集到三相电压电流，经过dq坐标变换，得到有功电流id、 无功电流iq；
在直流侧采集直流电压，与预定的参考直流电压作差，差值经过PI调节器 控制，得到参考有功电流将参考有功电流与有功电流id进行比较，经过 前馈解耦控制，得到d轴参考电压
将无功电流指令与无功电流iq进行比较，经过前馈解耦控制，得到q轴参 考电压
在并网交流侧采集到三相电压，输入锁相环PLL，得到参考相位角；
结合参考相位角与d轴参考电压q轴参考电压将d轴参考电压 q轴参考电压经坐标变换为三相电压，求出三相电压的参考值，并生成PWM 波作为脉冲信号；该脉冲信号用于控制IGBT通断，完成光伏逆变控制过程；
得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图。
优选的，所述计算控制框图的总传递函数，可以具体为：
确定控制框图中各个环节的子传递函数，如图2所示；其中，电流控制环节 为PI控制，其子传递函数为调制波到逆变器环节的子传递函数为 Kpwm；LCL滤波器环节的子传递函数分别为其中，Kp为比例 环节的系数，Ki为积分环节的系数，s为复变量，L1、L2分别为滤波器里的前电 感、后电感，C1为滤波器里的电容；L为并网时变压器的漏抗，R为并网时变压 器的电阻；
对控制框图进行化简，计算得到控制框图的总传递函数为：
式中，Idref、Iqref分别为并网逆变器电流参考值的d轴分量、q轴分量，Usd、 Usq分别为并网逆变器并网电压的d轴分量、q轴分量，Isd、Isq分别为并网逆变 器并网电流的d轴分量、q轴分量；G1为受控电流源的受控因子；Yeq为戴维南- 诺顿等效模型中的等效导纳；H为电流补偿因子。
这样做的好处是，右侧的前两项G1Idqref为戴维南-诺顿等效模型中的等效电 流源；Yeq为等效导纳，由于在光伏模型中还考虑了低电压穿越，在电压暂降的 过程中，分布式光伏发电系统不脱网运行，并向电网提供适当的电压支撑，有利 于促进电网的故障恢复，即实现光伏并网逆变器的低电压穿越。光伏并网逆变器 的低电压穿越控制策略通过给定参考电流值，使其快速向电网发出无功支撑电流， 在电压跌落时提供一定的无功支撑，因此对控制框图进行了改进，增加了HIdqref这一项，使得等效模型能够更好地描述电压跌落时功率的变化情况。
优选的，所述电动汽车步骤S102，可以具体为：
构建电动汽车的电池模型；具体的，采用的电池模型可以为Thevenin电路 模型，该电路模型用电压源表示电源的电动势，电阻表示电池的直接内阻，用RC 电路模拟电池的极化内阻和极化电容；
搭建DC/DC变换器仿真模型，用于控制电动汽车的电池模型的充放电模式； DC/DC变换器作为功率变换器元件，通过Boost-Buck变换器与电池相连，根据 电网的发电功率和负荷需求情况，既可以使电池装置处于放电状态，也可以使其 处于充电状态，对应于双向DC/DC变换器分别工作于Boost和Buck两种电路模 式中；
根据电动汽车的充放电特性，对电动汽车的电池模型的充放电特性进行设计， 其中放电采用恒流放电，充电采用的方式为：在电池的荷电状态低于预定比例时 采用恒流充电，在电池荷电状态高于预定比例时采用恒压充电；根据所设计的充 放电特性设计直流电路的控制模块，用于控制DC/DC变换器仿真模型；
搭建电动汽车负荷的并网模块，其中逆变部分的并网控制采用PQ控制策略， 这样可以按照需求调整有功控制目标，最大化发挥电动汽车作为储能终端快速吸 收或发出有功的优势，具体的：假设将dq轴的坐标进行旋转，使d轴与电压方 向相同，从而电压在q轴分量为零，则可以将PQ控制的计算公式：
化简为：
式中，Pgrid为网侧有功功率；Qgrid为网侧无功功率；ud为电压的d轴分量； uq为电压的q轴分量；id为电流的d轴分量；iq为电流的q轴分量；
从而，得到参考有功电流idref和参考无功电流iqref：
式中，Pref为实际应用中可设定的参考有功功率；Qref为实际应用中可设定 的参考无功功率；
根据实际应用中设定的参考有功功率、参考无功功率，实现功率的解耦控制；
根据电动汽车的电池模型、DC/DC变换器仿真模型、PQ控制策略，构建电 动汽车充放电负荷模型。
这样做的好处是，给出了构建电动汽车充放电负荷模型的具体操作方法，可 以用于后续和传统综合负荷模型的结合。
本发明实施例对预定比例不做限定，优选的，所述预定比例可以为80％。这 样做的好处是，可以根据实际应用中的具体情况选定合适的预定比例。
优选的，所述综合步骤S103，可以具体为：
在35kV母线下接入包含ZIP静态负荷和动态负荷的传统综合负荷模型；ZIP 静态负荷包括恒阻抗、恒电流和恒功率负荷，动态负荷用感应电动机负荷模型来 表示；
将构建完成的光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型接在35kV母线下，与传统综合负荷模型并联，构建改进的综合负荷模型。
这样做的好处是，将传统综合负荷模型和新构建完成的光伏储能分布式电源 负荷模型、电动汽车充放电负荷模型综合起来，得到改进的综合负荷模型。
在上述的具体实施例一中，提供了改进的综合负荷模型建立方法，与之相对 应的，本申请还提供改进的综合负荷模型建立装置。由于装置实施例基本相似于 方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。 下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
具体实施例二
本发明实施例提供了一种改进的综合负荷模型建立装置，包括：
光伏模块201，用于：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；
根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控 制框图；
计算控制框图的总传递函数；
根据计算得到的总传递函数、调整后的无功电流指令，构建光伏并网的等效 负荷模型；
搭建储能并网的等效负荷模型；
根据储能并网的等效负荷模型与光伏并网的等效负荷模型，构建光伏储能分 布式电源负荷模型；
电动汽车模块202，用于：
根据电动汽车的充放电特性，构建电动汽车充放电负荷模型；
综合模块203，用于：
在包含ZIP静态负荷和感应电动机动态负荷的传统综合负荷模型的基础上， 在母线处并联接入光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型，构 建改进的综合负荷模型。
本发明实施例在光伏模型中考虑了低电压穿越，构建光伏并网的等效负荷模 型，考虑电动汽车充放电行为，建立电动汽车电池的负荷模型，将上述负荷模型 加入到传统“ZIP+感应电动机”模型中，构成“ZIP+感应电动机+分布式电源+电 动汽车”的新型广义综合负荷模型，更加精确地描述负荷特性。
优选的，所述考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适 应调整，可以具体为：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，根据接入中压电网分布式电源的并网标 准，在电网故障期间，根据电压跌落幅度，对无功电流指令进行自适应调整；
式中，α为跌落后的电网正序电压幅值；
所述根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应 的控制框图，具体为：
在并网交流侧采集到三相电压电流，经过dq坐标变换，得到有功电流id、 无功电流iq；
在直流侧采集直流电压，与预定的参考直流电压作差，差值经过PI调节器 控制，得到参考有功电流将参考有功电流与有功电流id进行比较，经过 前馈解耦控制，得到d轴参考电压
将无功电流指令与无功电流iq进行比较，经过前馈解耦控制，得到q轴参 考电压
在并网交流侧采集到三相电压，输入锁相环PLL，得到参考相位角；
结合参考相位角与d轴参考电压q轴参考电压将d轴参考电压 q轴参考电压经坐标变换为三相电压，求出三相电压的参考值，并生成PWM 波作为脉冲信号；该脉冲信号用于控制IGBT通断，完成光伏逆变控制过程；
得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图；
所述计算控制框图的总传递函数，具体为：
确定控制框图中各个环节的子传递函数；其中，电流控制环节为PI控制， 其子传递函数为调制波到逆变器环节的子传递函数为Kpwm；LCL滤 波器环节的子传递函数分别为其中，Kp为比例环节的系数， Ki为积分环节的系数，s为复变量，L1、L2分别为滤波器里的前电感、后电感， C1为滤波器里的电容；
对控制框图进行化简，计算得到控制框图的总传递函数为：
式中，Idref、Iqref分别为并网逆变器电流参考值的d轴分量、q轴分量，Usd、 Usq分别为并网逆变器并网电压的d轴分量、q轴分量，Isd、Isq分别为并网逆变 器并网电流的d轴分量、q轴分量；G1为受控电流源的受控因子；Yeq为戴维南- 诺顿等效模型中的等效导纳；H为电流补偿因子。
优选的，所述电动汽车模块202，可以用于：
构建电动汽车的电池模型；
搭建DC/DC变换器仿真模型，用于控制电动汽车的电池模型的充放电模式；
根据电动汽车的充放电特性，对电动汽车的电池模型的充放电特性进行设计， 其中放电采用恒流放电，充电采用的方式为：在电池的荷电状态低于预定比例时 采用恒流充电，在电池荷电状态高于预定比例时采用恒压充电；根据所设计的充 放电特性设计直流电路的控制模块，用于控制DC/DC变换器仿真模型；
搭建电动汽车负荷的并网模块，其中逆变部分的并网控制采用PQ控制策略： 假设将dq轴的坐标进行旋转，使d轴与电压方向相同，从而电压在q轴分量为 零，则可以将PQ控制的计算公式：
化简为：
式中，Pgrid为网侧有功功率；Qgrid为网侧无功功率；ud为电压的d轴分量； uq为电压的q轴分量；id为电流的d轴分量；iq为电流的q轴分量；
从而，得到参考有功电流idref和参考无功电流iqref：
式中，Pref为实际应用中可设定的参考有功功率；Qref为实际应用中可设定 的参考无功功率；
根据实际应用中设定的参考有功功率、参考无功功率，实现功率的解耦控制；
根据电动汽车的电池模型、DC/DC变换器仿真模型、PQ控制策略，构建电 动汽车充放电负荷模型。
本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实 用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附 图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发 明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替 换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的 精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所 述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领 域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的 改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范 围之内。
Claims (10)
1.一种改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，包括：
光伏步骤：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；
根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图；
计算控制框图的总传递函数；
根据计算得到的总传递函数、调整后的无功电流指令，构建光伏并网的等效负荷模型；
搭建储能并网的等效负荷模型；
根据储能并网的等效负荷模型与光伏并网的等效负荷模型，构建光伏储能分布式电源负荷模型；
电动汽车步骤：
根据电动汽车的充放电特性，构建电动汽车充放电负荷模型；
综合步骤：
在包含ZIP静态负荷和感应电动机动态负荷的传统综合负荷模型的基础上，在母线处并联接入光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型，构建改进的综合负荷模型。
2.根据权利要求1所述的改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，所述考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整，具体为：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，根据接入中压电网分布式电源的并网标准，在电网故障期间，根据电压跌落幅度，对无功电流指令进行自适应调整；
式中，α为跌落后的电网正序电压幅值。
3.根据权利要求2所述的改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，所述根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图，具体为：
在并网交流侧采集到三相电压电流，经过dq坐标变换，得到有功电流id、无功电流iq；
在直流侧采集直流电压，与预定的参考直流电压作差，差值经过PI调节器控制，得到参考有功电流将参考有功电流与有功电流id进行比较，经过前馈解耦控制，得到d轴参考电压
将无功电流指令与无功电流iq进行比较，经过前馈解耦控制，得到q轴参考电压
在并网交流侧采集到三相电压，输入锁相环PLL，得到参考相位角；
结合参考相位角与d轴参考电压q轴参考电压将d轴参考电压q轴参考电压经坐标变换为三相电压，求出三相电压的参考值，并生成PWM波作为脉冲信号；该脉冲信号用于控制IGBT通断，完成光伏逆变控制过程；
得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图。
4.根据权利要求3所述的改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，所述计算控制框图的总传递函数，具体为：
确定控制框图中各个环节的子传递函数；其中，电流控制环节为PI控制，其子传递函数为调制波到逆变器环节的子传递函数为Kpwm；LCL滤波器环节的子传递函数分别为其中，Kp为比例环节的系数，Ki为积分环节的系数，s为复变量，L1、L2分别为滤波器里的前电感、后电感，C1为滤波器里的电容；
对控制框图进行化简，计算得到控制框图的总传递函数为：
式中，Idref、Iqref分别为并网逆变器电流参考值的d轴分量、q轴分量，Usd、Usq分别为并网逆变器并网电压的d轴分量、q轴分量，Isd、Isq分别为并网逆变器并网电流的d轴分量、q轴分量；G1为受控电流源的受控因子；Yeq为戴维南-诺顿等效模型中的等效导纳；H为电流补偿因子。
5.根据权利要求1或2所述的改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，所述电动汽车步骤，具体为：
构建电动汽车的电池模型；
搭建DC/DC变换器仿真模型，用于控制电动汽车的电池模型的充放电模式；
根据电动汽车的充放电特性，对电动汽车的电池模型的充放电特性进行设计，其中放电采用恒流放电，充电采用的方式为：在电池的荷电状态低于预定比例时采用恒流充电，在电池荷电状态高于预定比例时采用恒压充电；根据所设计的充放电特性设计直流电路的控制模块，用于控制DC/DC变换器仿真模型；
搭建电动汽车负荷的并网模块，其中逆变部分的并网控制采用PQ控制策略：假设将dq轴的坐标进行旋转，使d轴与电压方向相同，从而电压在q轴分量为零，则可以将PQ控制的计算公式：
化简为：
式中，Pgrid为网侧有功功率；Qgrid为网侧无功功率；ud为电压的d轴分量；uq为电压的q轴分量；id为电流的d轴分量；iq为电流的q轴分量；
从而，得到参考有功电流idref和参考无功电流iqref：
式中，Pref为实际应用中可设定的参考有功功率；Qref为实际应用中可设定的参考无功功率；
根据实际应用中设定的参考有功功率、参考无功功率，实现功率的解耦控制；
根据电动汽车的电池模型、DC/DC变换器仿真模型、PQ控制策略，构建电动汽车充放电负荷模型。
6.根据权利要求5所述的改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，所述预定比例为80％。
7.根据权利要求1或2所述的改进的综合负荷模型建立方法，其特征在于，所述综合步骤，具体为：
在35kV母线下接入包含ZIP静态负荷和动态负荷的传统综合负荷模型；ZIP静态负荷包括恒阻抗、恒电流和恒功率负荷，动态负荷用感应电动机负荷模型来表示；
将构建完成的光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型接在35kV母线下，与传统综合负荷模型并联，构建改进的综合负荷模型。
8.一种改进的综合负荷模型建立装置，其特征在于，包括：
光伏模块，用于：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整；
根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图；
计算控制框图的总传递函数；
根据计算得到的总传递函数、调整后的无功电流指令，构建光伏并网的等效负荷模型；
搭建储能并网的等效负荷模型；
根据储能并网的等效负荷模型与光伏并网的等效负荷模型，构建光伏储能分布式电源负荷模型；
电动汽车模块，用于：
根据电动汽车的充放电特性，构建电动汽车充放电负荷模型；
综合模块，用于：
在包含ZIP静态负荷和感应电动机动态负荷的传统综合负荷模型的基础上，在母线处并联接入光伏储能分布式电源负荷模型、电动汽车充放电负荷模型，构建改进的综合负荷模型。
9.根据权利要求8所述的改进的综合负荷模型建立装置，其特征在于，所述考虑分布式光伏的低电压穿越情况，对无功电流指令进行自适应调整，具体为：
考虑分布式光伏的低电压穿越情况，根据接入中压电网分布式电源的并网标准，在电网故障期间，根据电压跌落幅度，对无功电流指令进行自适应调整；
式中，α为跌落后的电网正序电压幅值；
所述根据光伏并网控制策略和前馈解耦策略，得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图，具体为：
在并网交流侧采集到三相电压电流，经过dq坐标变换，得到有功电流id、无功电流iq；
在直流侧采集直流电压，与预定的参考直流电压作差，差值经过PI调节器控制，得到参考有功电流将参考有功电流与有功电流id进行比较，经过前馈解耦控制，得到d轴参考电压
将无功电流指令与无功电流iq进行比较，经过前馈解耦控制，得到q轴参考电压
在并网交流侧采集到三相电压，输入锁相环PLL，得到参考相位角；
结合参考相位角与d轴参考电压q轴参考电压将d轴参考电压q轴参考电压经坐标变换为三相电压，求出三相电压的参考值，并生成PWM波作为脉冲信号；该脉冲信号用于控制IGBT通断，完成光伏逆变控制过程；
得到d轴分量和q轴分量相应的控制框图；
所述计算控制框图的总传递函数，具体为：
确定控制框图中各个环节的子传递函数；其中，电流控制环节为PI控制，其子传递函数为调制波到逆变器环节的子传递函数为Kpwm；LCL滤波器环节的子传递函数分别为其中，Kp为比例环节的系数，Ki为积分环节的系数，s为复变量，L1、L2分别为滤波器里的前电感、后电感，C1为滤波器里的电容；
对控制框图进行化简，计算得到控制框图的总传递函数为：
式中，Idref、Iqref分别为并网逆变器电流参考值的d轴分量、q轴分量，Usd、Usq分别为并网逆变器并网电压的d轴分量、q轴分量，Isd、Isq分别为并网逆变器并网电流的d轴分量、q轴分量；G1为受控电流源的受控因子；Yeq为戴维南-诺顿等效模型中的等效导纳；H为电流补偿因子。
10.根据权利要求8或9所述的改进的综合负荷模型建立装置，其特征在于，所述电动汽车模块，用于：
构建电动汽车的电池模型；
搭建DC/DC变换器仿真模型，用于控制电动汽车的电池模型的充放电模式；
根据电动汽车的充放电特性，对电动汽车的电池模型的充放电特性进行设计，其中放电采用恒流放电，充电采用的方式为：在电池的荷电状态低于预定比例时采用恒流充电，在电池荷电状态高于预定比例时采用恒压充电；根据所设计的充放电特性设计直流电路的控制模块，用于控制DC/DC变换器仿真模型；
搭建电动汽车负荷的并网模块，其中逆变部分的并网控制采用PQ控制策略：假设将dq轴的坐标进行旋转，使d轴与电压方向相同，从而电压在q轴分量为零，则可以将PQ控制的计算公式：
化简为：
式中，Pgrid为网侧有功功率；Qgrid为网侧无功功率；ud为电压的d轴分量；uq为电压的q轴分量；id为电流的d轴分量；iq为电流的q轴分量；
从而，得到参考有功电流idref和参考无功电流iqref：
式中，Pref为实际应用中可设定的参考有功功率；Qref为实际应用中可设定的参考无功功率；
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