CN114665477A - 一种分布式光伏发电系统广义负荷模型及其构建方法 - Google Patents

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CN114665477A CN202210532095.6A CN202210532095A CN114665477A CN 114665477 A CN114665477 A CN 114665477A CN 202210532095 A CN202210532095 A CN 202210532095A CN 114665477 A CN114665477 A CN 114665477A
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Abstract

本发明属于电力系统仿真建模技术领域，涉及一种分布式光伏发电系统广义负荷模型及其构建方法，该模型由光伏发电系统等效负荷模型和CLM模型并联而成；所述光伏发电系统等效负荷模型由三阶同步电机模型和RLC电路并联而成；所述RLC电路由等效电阻、等效电感和等效电容串联而成。本发明提出含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型动态拟合效果更好。

Description

一种分布式光伏发电系统广义负荷模型及其构建方法
技术领域
本发明属于电力系统仿真建模技术领域，具体涉及一种分布式光伏发电系统广义负荷模型及其构建方法。
背景技术
广义负荷是指在新型电力系统配电网中，由传统用电负荷和中小容量电源共同组成的负荷形式，常常具有电源特性和用电特性。在新型电力系统中，分布式光伏发电系统在用户侧的安装率越来越高，电力系统动态响应分析严重依赖于建模仿真，因此迫切需要建立含分布式光伏发电系统的广义负荷模型。同时传统的负荷建模方法对含分布式光伏发电系统的用户侧负荷动态拟合效果并不理想，将考虑MPPT（Maximum Power Point Tracking）和DC/AC变换控制后的PV系统等效为恒功率源，研究发现该模型泛化能力差，不适合高占比光伏发电系统，特别是对暂态过程的拟合能力不足。
发明内容
为了解决含分布式光伏发电系统的广义负荷模型拟合能力不足的问题。本发明基于MATLAB/Simulink搭建光伏发电并网仿真模型，通过设置并网母线电压跌落，观察、分析并网处光伏发电系统的动、静态特性，在此基础上提出了一种含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型，并进行了仿真验证；利用提出的动态模型结合遗传算法，对模型参数进行辨识，最终建立适用于电力系统精确仿真的分布式光伏发电系统广义负荷模型。
本发明通过下述技术方案来实现。一种分布式光伏发电系统广义负荷模型，由光伏发电系统等效负荷模型和CLM模型并联而成；所述光伏发电系统等效负荷模型由三阶同步电机模型和RLC电路并联而成；所述RLC电路由等效电阻、等效电感和等效电容串联而成。
具体地，所述CLM模型由感应电动机模型和ZIP模型并联而成。
ZIP模型用来模拟静态负荷，ZIP模型通过公式（2）表示：
Figure 176141DEST_PATH_IMAGE001
式中，P s 表示端电压为电网电压U g 时负荷吸收的有功功率、Q s 表示端电压为电网电 压U g 时负荷吸收的无功功率；
Figure 425857DEST_PATH_IMAGE002
分别表示有功时恒阻抗、恒电流和恒定功率负 荷所占的比重；表示无功时恒阻抗、恒电流和恒定功率负荷所占的比重，
Figure 145551DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 924152DEST_PATH_IMAGE004
。
具体地，RLC电路的电路关系方程如公式（3）所示：
Figure 463717DEST_PATH_IMAGE005
式中，U c 为等效电容电压，R为等效电阻，C为等效电容，L为等效电感，I l 为等效电感电流，t为时间。
具体地，三阶同步电机模型的方程如公式（4）所示：
Figure 500812DEST_PATH_IMAGE006
式中，δ为发电机转子功角，ω为发电机转子角速度，
Figure 75013DEST_PATH_IMAGE007
为发电机转子惯性时间常 数，
Figure 290094DEST_PATH_IMAGE008
为同步电机输入机械转矩，
Figure 316956DEST_PATH_IMAGE009
为同步电机输出电磁转矩，D为阻尼系数，代表风阻摩 擦对转子运动的影响，
Figure 642895DEST_PATH_IMAGE010
为同步电机d轴绕组暂态时间常数，p是对于时间标幺值的微分 算子，
Figure 337181DEST_PATH_IMAGE011
是同步电机定子暂态电势，
Figure 723163DEST_PATH_IMAGE012
是空载时的同步电机定子暂态电势，
Figure 722474DEST_PATH_IMAGE013
是同步 电机转子d轴绕组电抗，
Figure 852104DEST_PATH_IMAGE014
是同步电机转子d轴绕组的暂态电抗，
Figure 400897DEST_PATH_IMAGE015
是同步电机转子q轴 绕组电抗，
Figure 957781DEST_PATH_IMAGE016
是同步电机转子d轴电流分量，
Figure 693656DEST_PATH_IMAGE017
是同步电机转子q轴电流分量，
Figure 626976DEST_PATH_IMAGE018
是同步 电机转子d轴电压分量、
Figure 279544DEST_PATH_IMAGE019
是同步电机转子q轴电压分量，
Figure 7328DEST_PATH_IMAGE020
是同步电机定子a相绕组的电 阻。
具体地，感应电动机模型的暂态方程如公式（5）、公式（6）、公式（7）所示：
Figure 230499DEST_PATH_IMAGE021
Figure 967511DEST_PATH_IMAGE022
Figure 225317DEST_PATH_IMAGE023
式中，
Figure 124003DEST_PATH_IMAGE024
为感应电动机暂态电动势x轴分量，
Figure 100049DEST_PATH_IMAGE025
为感应电动机暂态电动势y轴分 量，
Figure 857396DEST_PATH_IMAGE026
为感应电动机稳态负荷率，
Figure 969709DEST_PATH_IMAGE027
为感应电动机暂态负荷率，
Figure 304875DEST_PATH_IMAGE028
为感应电动机定子电抗，
Figure 502638DEST_PATH_IMAGE029
为感应电动机定子暂态电抗，
Figure 315873DEST_PATH_IMAGE030
为感应电动机电流x轴分量，
Figure 282692DEST_PATH_IMAGE031
为感应电动机电流y轴分 量，
Figure 38028DEST_PATH_IMAGE032
为电网电压x轴分量，
Figure 723087DEST_PATH_IMAGE033
为电网电压y轴分量，
Figure 74434DEST_PATH_IMAGE034
为感应电动机稳态频率，H为感应 电动机惯性时间常数，
Figure 161339DEST_PATH_IMAGE035
为感应电动机转子电阻， A、B、C为感应电动机机械转矩系数，
Figure 838307DEST_PATH_IMAGE036
为感应电动机转子转速，s为转差率，用转差速度除以同步速度的百分数来表示；
其中，
Figure 745084DEST_PATH_IMAGE037
为电网电压，
Figure 916433DEST_PATH_IMAGE038
为感应电动机电流，
Figure 857844DEST_PATH_IMAGE039
为感应电动机暂态电动势,j为虚数单位。
一种分布式光伏发电系统广义负荷模型的构建方法，步骤如下：
步骤S1、搭建光伏发电并网仿真模型；
步骤S2、暂态仿真以分析光伏发电并网仿真模型的静态特性和动态特性：基于光伏发电并网仿真模型，假定某时在电网某处发生三相短路故障，设置跌落持续时间和跌落幅度进行多次暂态仿真，记录电网电压跌落前后的并网功率数据；得到光伏发电并网仿真模型的动态功率曲线；
步骤S3、提出光伏发电系统的等效负荷模型：分布式光伏发电系统输出功率的静态部分采用三阶同步电机模型，动态部分采用过阻尼状态的RLC电路描述；光伏发电系统等效负荷模型由三阶同步电机模型和RLC电路并联；所述RLC电路由等效电阻、等效电感和等效电容串联而成；
步骤S4、构建含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型：含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型由光伏发电系统等效负荷模型和CLM模型并联而成。
相较于传统的（恒功率源并联RLC）二阶模型，本发明提出含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型动态拟合效果更好，还补充了关于现有PV阵列无功功率控制、谐振谐波抑制的短板，有效提高了现有广义负荷建模的准确性和效率。
附图说明
图1为晶硅太阳能电池等效电路模型示意图。
图2为光伏发电并网仿真模型示意图。
图3为暂态仿真记录的并网功率数据示意图。
图4为光伏发电系统等效负荷模型示意图。
图5为含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型示意图。
附图说明：10-PV阵列、20-Boost升压电路、30-三相电压源型逆变器、40-PWM控制器、50-并网母线、60-电网、70-交流直流变换器。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细阐明本发明。
参照图1-图4，本发明的分布式光伏发电系统广义负荷模型构建过程如下：
步骤S1、搭建光伏发电并网仿真模型
基于光电效应的晶硅太阳能（PV）电池是目前市场上光伏发电系统最主流的型式，根据相关光电学理论，理想的晶硅太阳能电池可看作是一个光生电流源P与一个正偏置的二极管并联而成，再加上电池本身的损耗，还应该包括电池串联电阻R se 、电池并联电阻R sh ，因此晶硅太阳能电池等效电路模型如图1所示，晶硅太阳能电池等效电路模型输出电压U和晶硅太阳能电池等效电路模型输出电流I的关系可表示为:
Figure 705715DEST_PATH_IMAGE040
式中：I p 为光生电流，其大小与光照强度成正比；I d 为流经二极管的电流；I sh 为流经二极管的电流；I sat 为二极管方向饱和电流；A d 为二极管曲线因子，其值可取A d ∈(1,2)；q为电子电量；K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；R se为电池串联电阻；R sh为电池并联电阻。
PV阵列10由多个晶硅太阳能（PV）电池串并联而成，在忽略组件连接损耗和差异条件下，PV阵列10电气特性只需对晶硅太阳能（PV）电池等效电路进行串并联，即电压乘以串联数，电流乘以并联数。
在建立PV阵列10的基础上，基于MATLAB/Simulink搭建光伏发电并网仿真模型，参 照图2，光伏发电并网仿真模型包括PV阵列10、Boost升压电路20、三相电压源型逆变器30、 PWM控制器40、三阶滤波器、并网母线50和电网60，PV阵列10并联在Boost升压电路20左侧以 达到升压效果，Boost升压电路20并联三相电压源型逆变器30及PWM控制器40，三相电压源 型逆变器30右侧并联三阶滤波器以达到滤波效果，三阶滤波器右侧通过并网母线50接电网 60。三相电压源型逆变器30采用同步旋转坐标系下的双闭环控制策略，通过PLL（锁相环）跟 踪电压相位，通过PI（比例积分控制器）将电压电流放大或积分计算，外环为电压环，以MPPT （最大功率点跟踪太阳能控制器）提供的最大功率点电压作为参考电压；内环为电流环，通 过交流直流变换器70采用d、q轴电流解耦控制方式实现对并网电流的控制，该控制策略结 构简单，系统具有良好的动态稳定性能。在电流内环中，d轴电流调节三相电压源型逆变器 30的有功功率输出，其参考电流来自电压外环的输出，并维持PV阵列10工作在MPP（最大功 率点）附近；q轴电流调节三相电压源型逆变器30的无功功率输出，以控制并网功率因数。图 2中：
Figure 99787DEST_PATH_IMAGE041
为PV阵列的工作电压；
Figure 58516DEST_PATH_IMAGE042
为PV阵列的输出电流；
Figure 120012DEST_PATH_IMAGE043
为Boost升压电路的输入电 容；
Figure 856893DEST_PATH_IMAGE044
为Boost升压电路的输出电容；
Figure 3841DEST_PATH_IMAGE045
为三相电压源型逆变器直流侧电压；
Figure 766260DEST_PATH_IMAGE046
为 直流参考电压；第一电感
Figure 682264DEST_PATH_IMAGE047
、滤波电容
Figure 606357DEST_PATH_IMAGE048
、第二电感
Figure 975022DEST_PATH_IMAGE049
构成三阶滤波器；
Figure 275553DEST_PATH_IMAGE050
为第一电感
Figure 53586DEST_PATH_IMAGE047
的内阻；
Figure 148581DEST_PATH_IMAGE051
为第二电感
Figure 4541DEST_PATH_IMAGE049
的内阻；
Figure 108763DEST_PATH_IMAGE052
为并网电流；
Figure 999359DEST_PATH_IMAGE053
为并网电压；u a , u b, u c 为 三相电压源型逆变器的三相输出电压；i a , i b, i c 为三相电压源型逆变器的三相输出电流；i ga , i gb, i gc 为经过三阶滤波器滤波后的三相电流；u g,d 为三相并网电压经过派克变换之后 的d轴电压，u g,q 为三相并网电压经过派克变换之后的q轴电压；i d 为三相并网电流经过派克 变换之后的d轴电流、i q 为三相并网电流经过派克变换之后的q轴电流；
Figure 530835DEST_PATH_IMAGE054
为直流电压外环 输出的d轴参考电流；
Figure 857780DEST_PATH_IMAGE055
为直流电压外环输出的d轴参考电压；
Figure 500113DEST_PATH_IMAGE056
为q轴参考电流；
Figure 245216DEST_PATH_IMAGE057
为q轴 参考电压。
步骤S2、暂态仿真以分析光伏发电并网仿真模型的静态特性和动态特性。
由于在实际运行情况下，影响光伏发电并网系统输出功率的主要因素：光照强度和温度，在无任何故障发生时，短时间内不会发生剧烈变化，基于光伏发电并网仿真模型研究其静态特性，记录稳定后2s时间内的并网电压和并网功率数据；得到光伏发电并网仿真模型的静态功率曲线；
基于光伏发电并网仿真模型，假定某时在电网60某处发生三相短路故障，并网母线50处发生持续0.8s的电压跌落，考虑到MPPT具有一定延时，为充分展示光伏发电并网仿真模型的动态特性，取跌落持续时间为0.8s，跌落幅度分别取15%，20%，25%多次进行暂态仿真，记录电网电压跌落前后共2s时间内的并网功率数据；得到光伏发电并网仿真模型的动态功率曲线；
步骤S3、提出光伏发电系统的等效负荷模型。
面向含分布式光伏发电系统的广义负荷模型需要满足负荷模型的一般要求且能够描述光伏发电系统在并网处的动态特性。也就是说，需要提出一种结构简单，参数尽可能少的等效负荷模型，能在给定输入条件下较好地描述光伏发电并网仿真模型的动态功率曲线。
由暂态仿真记录的并网功率数据（图3）发现，在相同激励下，其动态响应曲线与直 流电压输入条件下RLC串联电路在过阻尼时
Figure 682013DEST_PATH_IMAGE058
流过电阻R的电流曲线相似， 如果保留电流的形状并将量纲由电流换算成功率，则可采用RLC电路等效描述光伏发电系 统的动态部分。基于此，对用于描述光伏发电系统动态部分的功率做如下约定：功率的大小 取为电阻R上消耗的功率；功率的方向取为电流的方向，即流入RLC电路的功率为正，流出 RLC电路的功率为负。
综合上述分析，分布式光伏发电系统输出功率的静态部分采用三阶同步电机模型，动态部分采用过阻尼状态的RLC电路描述，将两部分并联得到光伏发电系统的静态、动态等效模型，即为光伏发电系统等效负荷模型。光伏发电系统等效负荷模型由三阶同步电机模型GS和RLC电路并联而成，如图4所示；RLC电路由等效电阻、等效电感和等效电容三者串联而成。
步骤S4、构建含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型：如图 5所示，含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型由光伏发电系统等效负荷模型和CLM模型并联而成，CLM模型由感应电动机模型和ZIP模型并联，其中感应电动机模型由三阶等效模型表示，这样既可以模拟PV发电系统的电源特性，又可以模拟常规负荷的用电特性。
ZIP模型用来模拟静态负荷，ZIP模型通过公式（2）表示：
Figure 512566DEST_PATH_IMAGE059
式中，P s 表示端电压为电网电压U g 时负荷吸收的有功功率、Q s 表示端电压为电网电 压U g 时负荷吸收的无功功率；
Figure 958591DEST_PATH_IMAGE060
分别表示有功时恒阻抗、恒电流和恒定功率负 荷所占的比重；
Figure 558199DEST_PATH_IMAGE061
分别表示无功时恒阻抗、恒电流和恒定功率负荷所占的比 重，
Figure 182210DEST_PATH_IMAGE062
，
Figure 234479DEST_PATH_IMAGE063
。
RLC电路的电路关系方程如公式（3）所示：
Figure 484195DEST_PATH_IMAGE064
式中，U c 为等效电容电压，R为等效电阻，C为等效电容，L为等效电感，I l 为等效电感电流，t为时间。
三阶同步电机模型的方程如公式（4）所示：
Figure 938310DEST_PATH_IMAGE065
式中，δ为发电机转子功角，ω为发电机转子角速度，
Figure 716910DEST_PATH_IMAGE066
为发电机转子惯性时间常 数，
Figure 522055DEST_PATH_IMAGE067
为同步电机输入机械转矩，
Figure 559150DEST_PATH_IMAGE068
为同步电机输出电磁转矩，D为阻尼系数，代表风阻摩 擦对转子运动的影响，
Figure 133351DEST_PATH_IMAGE069
为同步电机d轴绕组暂态时间常数，p是对于时间标幺值的微分 算子，
Figure 348432DEST_PATH_IMAGE070
是同步电机定子暂态电势，
Figure 640873DEST_PATH_IMAGE071
是空载时的同步电机定子暂态电势，
Figure 701233DEST_PATH_IMAGE072
是同步 电机转子d轴绕组电抗，
Figure 129940DEST_PATH_IMAGE073
是同步电机转子d轴绕组的暂态电抗，
Figure 781501DEST_PATH_IMAGE074
是同步电机转子q轴 绕组电抗，
Figure 43462DEST_PATH_IMAGE075
是同步电机转子d轴电流分量，
Figure 907513DEST_PATH_IMAGE076
是同步电机转子q轴电流分量，
Figure 456306DEST_PATH_IMAGE077
是同步 电机转子d轴电压分量、
Figure 13189DEST_PATH_IMAGE078
是同步电机转子q轴电压分量，
Figure 14643DEST_PATH_IMAGE079
是同步电机定子a相绕组的电 阻。
感应电动机模型的暂态方程如公式（5）、公式（6）、公式（7）所示：
Figure 682385DEST_PATH_IMAGE080
Figure 334952DEST_PATH_IMAGE081
Figure 62737DEST_PATH_IMAGE082
式中，
Figure 551487DEST_PATH_IMAGE083
为感应电动机暂态电动势x轴分量，
Figure 22919DEST_PATH_IMAGE084
为感应电动机暂态电动势y轴分 量，
Figure 15146DEST_PATH_IMAGE085
为感应电动机稳态负荷率，
Figure 179411DEST_PATH_IMAGE086
为感应电动机暂态负荷率，
Figure 155458DEST_PATH_IMAGE087
为感应电动机定子电抗，
Figure 915734DEST_PATH_IMAGE088
为感应电动机定子暂态电抗，
Figure 28047DEST_PATH_IMAGE089
为感应电动机电流x轴分量，
Figure 97634DEST_PATH_IMAGE090
为感应电动机电流y轴 分量，
Figure 560976DEST_PATH_IMAGE091
为电网电压x轴分量，
Figure 108632DEST_PATH_IMAGE092
为电网电压y轴分量，
Figure 341031DEST_PATH_IMAGE093
为感应电动机稳态频率，H为感 应电动机惯性时间常数，
Figure 830787DEST_PATH_IMAGE094
为感应电动机转子电阻， A、B、C为感应电动机机械转矩系数，
Figure 515846DEST_PATH_IMAGE095
为感应电动机转子转速，s为转差率，用转差速度除以同步速度的百分数来表示。
其中，
Figure 867193DEST_PATH_IMAGE096
为电网电压，
Figure 954097DEST_PATH_IMAGE097
为感应电动机电流，
Figure 631066DEST_PATH_IMAGE098
为感应电动机暂态电动势,j为虚数单位。

Claims (7)

1.一种分布式光伏发电系统广义负荷模型，其特征是：由光伏发电系统等效负荷模型和CLM模型并联而成；所述光伏发电系统等效负荷模型由三阶同步电机模型和RLC电路并联而成；所述RLC电路由等效电阻、等效电感和等效电容串联而成。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏发电系统广义负荷模型，其特征是：所述CLM模型由感应电动机模型和ZIP模型并联而成。
3.根据权利要求2所述的分布式光伏发电系统广义负荷模型，其特征是：ZIP模型用来模拟静态负荷，ZIP模型通过公式（2）表示：
Figure 404046DEST_PATH_IMAGE001
式中，P s 表示端电压为电网电压U g 时负荷吸收的有功功率、Q s 表示端电压为电网电压U g 时负荷吸收的无功功率；
Figure 413590DEST_PATH_IMAGE002
分别表示有功时恒阻抗、恒电流和恒定功率负荷 所占的比重；
Figure 775171DEST_PATH_IMAGE003
分别表示无功时恒阻抗、恒电流和恒定功率负荷所占的比重，
Figure 110337DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 42521DEST_PATH_IMAGE005
。
4.根据权利要求3所述的分布式光伏发电系统广义负荷模型，其特征是：RLC电路的电路关系方程如公式（3）所示：
Figure 121335DEST_PATH_IMAGE006
式中，U c 为等效电容电压，R为等效电阻，C为等效电容，L为等效电感，I l 为等效电感电流，t为时间。
5.根据权利要求4所述的分布式光伏发电系统广义负荷模型，其特征是：三阶同步电机模型的方程如公式（4）所示：
Figure 353733DEST_PATH_IMAGE007
式中，δ为发电机转子功角，ω为发电机转子角速度，
Figure 328643DEST_PATH_IMAGE008
为发电机转子惯性时间常数，
Figure 27084DEST_PATH_IMAGE009
为同步电机输入机械转矩，
Figure 644010DEST_PATH_IMAGE010
为同步电机输出电磁转矩，D为阻尼系数，代表风阻摩擦 对转子运动的影响，
Figure 465336DEST_PATH_IMAGE011
为同步电机d轴绕组暂态时间常数，p是对于时间标幺值的微分算 子，
Figure 876725DEST_PATH_IMAGE012
是同步电机定子暂态电势，
Figure 49081DEST_PATH_IMAGE013
是空载时的同步电机定子暂态电势，
Figure 204118DEST_PATH_IMAGE014
是同步电 机转子d轴绕组电抗，
Figure 394797DEST_PATH_IMAGE015
是同步电机转子d轴绕组的暂态电抗，
Figure 242668DEST_PATH_IMAGE016
是同步电机转子q轴绕 组电抗，
Figure 902319DEST_PATH_IMAGE017
是同步电机转子d轴电流分量，
Figure 18305DEST_PATH_IMAGE018
是同步电机转子q轴电流分量，
Figure 79802DEST_PATH_IMAGE019
是同步电 机转子d轴电压分量、
Figure 98573DEST_PATH_IMAGE020
是同步电机转子q轴电压分量，
Figure 979942DEST_PATH_IMAGE021
是同步电机定子a相绕组的电 阻。
6.根据权利要求5所述的分布式光伏发电系统广义负荷模型，其特征是：感应电动机模型的暂态方程如公式（5）、公式（6）、公式（7）所示：
Figure 476782DEST_PATH_IMAGE022
Figure 376474DEST_PATH_IMAGE023
Figure 566147DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 934811DEST_PATH_IMAGE025
为感应电动机暂态电动势x轴分量，
Figure 235343DEST_PATH_IMAGE026
为感应电动机暂态电动势y轴分量，
Figure 5852DEST_PATH_IMAGE027
为感应电动机稳态负荷率，
Figure 366427DEST_PATH_IMAGE028
为感应电动机暂态负荷率，
Figure 710470DEST_PATH_IMAGE029
为感应电动机定子电抗，
Figure 814692DEST_PATH_IMAGE030
为感应电动机定子暂态电抗，
Figure 705288DEST_PATH_IMAGE031
为感应电动机电流x轴分量，
Figure 236763DEST_PATH_IMAGE032
为感应电动机电流y轴分 量，
Figure 314441DEST_PATH_IMAGE033
为电网电压x轴分量，
Figure 956775DEST_PATH_IMAGE034
为电网电压y轴分量，
Figure 701877DEST_PATH_IMAGE035
为感应电动机稳态频率，H为感应 电动机惯性时间常数，
Figure 653521DEST_PATH_IMAGE036
为感应电动机转子电阻， A、B、C为感应电动机机械转矩系数，
Figure 218495DEST_PATH_IMAGE037
为感应电动机转子转速，s为转差率，用转差速度除以同步速度的百分数来表示；
其中，
Figure 664520DEST_PATH_IMAGE038
为电网电压，
Figure 529707DEST_PATH_IMAGE039
为感应电动机电流，
Figure 137406DEST_PATH_IMAGE040
为感应电动机暂态电动势,j为虚数单位。
7.一种权利要求1-6任意一项所述分布式光伏发电系统广义负荷模型的构建方法，其特征是，步骤如下：
步骤S1、搭建光伏发电并网仿真模型；
步骤S2、暂态仿真以分析光伏发电并网仿真模型的静态特性和动态特性：基于光伏发电并网仿真模型，假定某时在电网某处发生三相短路故障，设置跌落持续时间和跌落幅度进行多次暂态仿真，记录电网电压跌落前后的并网功率数据；得到光伏发电并网仿真模型的动态功率曲线；
步骤S3、提出光伏发电系统的等效负荷模型：分布式光伏发电系统输出功率的静态部分采用三阶同步电机模型，动态部分采用过阻尼状态的RLC电路描述；光伏发电系统等效负荷模型由三阶同步电机模型和RLC电路并联；所述RLC电路由等效电阻、等效电感和等效电容串联而成；
步骤S4、构建含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型：含三阶同步电机的分布式光伏发电系统广义负荷模型由光伏发电系统等效负荷模型和CLM模型并联而成。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106532A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 한국에너지기술연구원 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법 및 장치
CN103577712A (zh) * 2013-11-21 2014-02-12 国网上海市电力公司 一种微电网综合等值模型结构
CN104600756A (zh) * 2015-01-29 2015-05-06 华中科技大学 一种中小型水力发电机组的机群等值建模方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106532A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 한국에너지기술연구원 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법 및 장치
CN103577712A (zh) * 2013-11-21 2014-02-12 国网上海市电力公司 一种微电网综合等值模型结构
CN104600756A (zh) * 2015-01-29 2015-05-06 华中科技大学 一种中小型水力发电机组的机群等值建模方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
屈星: "面向智能调度的广义综合负荷建模方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 *
畅达: "区域电网频率响应模型及等值调速系统辨识研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

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