CN116505520B - 一种光伏并网发电系统振荡抑制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光伏并网发电系统振荡抑制方法及系统,方法包括:获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d‑q坐标系下的频域阻抗模型;根据导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定;若不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数。实现了在光伏并网系统稳定性评估的基础上定位到对系统稳定性影响最大的控制参数,使得光伏并网发电系统的振荡抑制更精准。
Description
技术领域
本发明属于光伏并网发电技术领域,尤其涉及一种光伏并网发电系统振荡抑制方法及系统。
背景技术
作为推进新能源发展的关键,高效、灵活的逆变器被广泛应用于电力处理单元与电力系统接口处,在电能的生成、传输、分配和消费部分都承担着非常重要的工作。含有大量电力电子设备的电力系统和由集中式同步发电机主导传统的电力系统存在很大的区别,电力电子转换器的动力学主要依赖的不是物理定律,而是宽时间尺度控制器,因此,宽频带振荡事故时常发生,给电网的稳定运行造成了巨大的难题,国内外均发生过光伏并网失稳事故。由此可见,大量光伏通过逆变器并网造成的电力系统的不稳定若不能及时的发现并快速抑制,将会造成严重的后果,如大量的设备脱离电网、损坏,甚至引发大面积大的停电,这会造成巨大的经济损失。因此,研究光伏并网发电系统的振荡抑制至关重要。
发明内容
本发明提供一种光伏并网发电系统振荡抑制方法及系统,用于解决无法对光伏并网发电系统的振荡抑制更精准的技术问题。
第一方面,本发明提供一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,包括:获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定;若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
第二方面,本发明提供一种光伏并网发电系统振荡抑制系统,包括:建立模块,配置为获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;分析模块,配置为根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定;选取模块,配置为若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;调参模块,配置为获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
第三方面,提供一种电子设备,其包括:至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的光伏并网发电系统振荡抑制方法的步骤。
第四方面,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序指令被处理器执行时,使所述处理器执行本发明任一实施例的光伏并网发电系统振荡抑制方法的步骤。
本申请的光伏并网发电系统振荡抑制方法及系统,通过分析光伏并网系统的稳定性,并找到对系统稳定性影响最大的控制参数,通过对该参数进行优化达到系统振荡抑制的目的,实现了在光伏并网系统稳定性评估的基础上定位到对系统稳定性影响最大的控制参数,使得光伏并网发电系统的振荡抑制更精准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法的流程图;
图2为本发明一实施例提供一个具体实施例的光伏并网逆变器主电路和控制环节拓扑图;
图3为本发明一实施例提供一个具体实施例的锁相环模型结构图;
图4为本发明一实施例提供一个具体实施例的光伏并网逆变器的阻抗模型传递函数图;
图5为本发明一实施例提供一个具体实施例的等效后多逆变器并网系统拓扑图;
图6(a)为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数变化系统特征值Nyquist曲线图;
图6(b)为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数变化系统特征值Nyquist曲线图;
图6(c)为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数变化系统特征值Nyquist曲线图;
图6(d)为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数变化系统特征值Nyquist曲线图;
图6(e)为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数变化系统特征值Nyquist曲线图;
图6(f)为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数变化系统特征值Nyquist曲线图;
图7为本发明一实施例提供一个具体实施例的参数优化前后并网点电压图;
图8为本发明一实施例提供的一种光伏并网发电系统振荡抑制系统的结构框图;
图9是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,其示出了本申请的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法的流程图。
如图1所示,光伏并网发电系统振荡抑制方法具体包括以下步骤:
步骤S101,获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵。
在本实施例中,光伏并网逆变器控制策略如图2所示,图2的并网逆变器系统中包括:直流电压源;逆变器输出三相电流/>;PCC点电压/>;滤波电感/>;逆变器输出电流在经dq坐标变换的值/>和/>;并网点电压经dq坐标变换的值/>和/>;锁相环输出角度θ;并网电流的参考值/>和/>;s为拉普拉斯算子;PLL为锁相环控制环节;/>为电流比例积分控制环节,/>为电流环比例系数,/>为电流环积分系数;abc/dq为派克变换;dq/abc为反派克变换;PWM为脉冲宽度调制,由于光伏并网系统中包括不同类型的电力电子装置,具有非线性时变特性,所以为了用统一的数学表达式描述光伏并网系统的阻抗,在d-q坐标系下,采用解耦控制的并网变流器,建立光伏并网系统频域阻抗模型。
需要说明的是,根据图2,搭建光伏并网系统的数学模型和仿真模型,并网系统的线路参数参照表1,逆变器参数参照表2,逆变器的滤波电感和控制参数存在不同,用以模拟不同的光伏并网逆变器,体现方法的通用性。
,
。
考虑光伏并网逆变器的结构和控制策略,建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,所述频域阻抗模型包括主电路模型和控制器模型,其中光伏并网逆变器主电路的小信号方程为:
,
式中,为逆变器滤波电感,为拉普拉斯算子,为电网基波频率,为逆变
器中直流侧电压源,为并网点d轴电压分量的小信号值,为并网点q轴电压分量的小信
号值,为并网点d轴电流分量的小信号值,为并网点q轴电流分量的小信号值,为
PWM占空比在d轴分量的小信号值,为PWM占空比在q轴分量的小信号值;
根据光伏并网逆变器主电路的小信号方程推导无控制环的逆变器模型,并将占空比置为0,得到输出阻抗的表达式:
,
式中,为主电路的阻抗矩;
将电网电压置为0,得到占空比矢量和电感电流矢量之间的传递函数矩阵:
,
将光伏并网发电系统的d-q轴和控制环的d-q轴重合,其中,光伏并网发电系统的d-q轴和控制环的d-q轴之间的坐标变换公式为:
,
式中,为角度差;
根据图3所示的锁相环的模型,可推导出角度差的表达式为:
,
式中,为并网点d轴电压的稳态值,/>为逆变器中锁相环的PI控制环节,为锁相环的比例参数,/>为锁相环的积分参数;
并定义为:
,
根据光伏并网发电系统的d-q坐标系和控制环的d-q坐标系的变换关系,表示锁相环对电压的影响、锁相环对电流的影响/>和锁相环对占空比的影响/>:
,
,
,
式中,为d轴电压分量的小信号值,/>为q轴电压分量的小信号值,/>为d轴电流分量的小信号值,/>为q轴电流分量的小信号值,/>为d轴PWM占空比分量的小信号值,/>为q轴PWM占空比分量的小信号值,/>为d轴电流分量的稳态值,/>为q轴电流分量的稳态值,为d轴PWM占空比分量的稳态值,/>为q轴PWM占空比分量的稳态值;
采用电流环控制,光伏并网逆变器的小信号方程为:
,
,
给定光伏并网逆变器的小信号值为0,即:
,
式中,为作用在电压的小信号值上的控制,/>为作用在电流误差上的控制,/>为作用在电流的小信号值上的控制,/>为逆变器电流环中PI控制环节;
根据光伏并网系统和控制环输出的电压电流和占空比的关系,可构建如图4所示的光伏并网逆变器小信号模型,根据小信号模型的输入输出关系推导出光伏并网逆变器并网阻抗模型:
,
光伏并网逆变器并网模型可等效为诺顿电路,多个光伏并网逆变器并网可等效为多个诺顿电路并联,如图5所示,并联后的诺顿电路整体的阻抗模型为:
,
式中,为第i个并网逆变器的导纳矩阵,/>为并网变流器总数。
步骤S102,根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定。
在本实施例中,基于RLC电路等效实际电网中的线路、变压器、滤波器、和/或无功补偿器,电网中阻感元件阻抗以及容性元件的导纳/>的表达式分别为:,式中,/>为电阻值,/>为电感值,为电容值,/>为拉普拉斯算子,/>为电网基波频率;电网中阻感元件阻抗/>以及容性元件的导纳/>构建传输网络阻抗矩阵/>,当传输网络为RL线路时,/>;当线路中含有串补电容时,/>。之后,根据导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型。
根据广义Nyquist(尼奎斯特)判据可知,当且仅当系统回比矩阵所有特征值的Nyquist曲线逆时针环绕(-1,0)点的圈数等于右半平面的极点数时,光伏并网发电系统全局稳定。由于逆变器并网需要满足逆变器本身稳定,即逆变器单独并入理想电网时稳定,因此/>不存在右半平面极点,并且传输网络阻抗为RLC线路,因此/>也不存在右半平面极点,则/>特征值的Nyquist曲线均不包围(-1,0)点时,光伏并网发电系统稳定。
步骤S103,若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数。
在本实施例中,分析每个光伏并网逆变器的控制参数变化对光伏并网发电系统稳定性的影响,相同程度地改变一个逆变器的一个控制参数,保持其他参数不变,查看光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线,通过其离(-1,0)点的远近变化程度来判断该参数对该系统稳定性的影响。在相同参数变化程度下,其系统Nyquist曲线与实轴交点和(-1,0)点之间的距离变化的程度大则对光伏并网发电系统的稳定性影响大,反之影响小。
步骤S104,获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
在本实施例中,基于参数评估结果,找到对光伏并网发电系统稳定性影响最大的参数,并查看参数变化时,系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,以此判断参数修正的方向。随着参数的变化,系统特征值的Nyquist曲线其从包含(-1,0)的情况越靠近(-1,0)点,或从不包含(-1,0)的情况越远离(-1,0)点,则光伏并网发电系统的稳定性得到的提升,该参数的变化方向即参数优化的方向。
光伏并网发电系统中对系统稳定性影响比较大的主要是逆变器锁相环和电流环的比例控制参数,因此,主要考虑这两种控制参数对系统稳定性的影响。
为分析逆变器锁相环和电流环具体参数变化对系统的稳定性影响,其结果如图6(a)- 图6(f)所示,其中表示为逆变器x的锁相环比例控制参数,/>表示为逆变器x的电流环比例控制参数,参数值均按照1,0.9,0.8的倍数减小。图6(a)为保持其他参数值固定不变,改变/>时系统的Nyquist曲线;图6(b)为保持其他参数值固定不变,改变/>时系统的Nyquist曲线;图6(c)为保持其他参数值固定不变,改变/>时系统的Nyquist曲线;图6(d)为保持其他参数值固定不变,改变/>时系统的Nyquist曲线;图6(e)为保持其他参数值固定不变,改变/>时系统的Nyquist曲线;图6(f)为保持其他参数值固定不变,改变/>时系统的Nyquist曲线。根据图6(a)- 图6(f)中改变不同参数时,系统Nyquist曲线与实轴交点和(-1,0)点之间的距离变化的程度对比可看出,/>变化引起系统Nyquist曲线与实轴交点和(-1,0)点之间的距离变化的程度在最大,因此,/>对光伏并网发电系统的稳定性影响最大;并且随着/>的减小,其从不稳定的状态向(-1,0)点靠近,因此,/>优化方向为减小。优化/>参数,并按照参数减小的方向优化,图7为参数从5优化到3的并网点电压图,可以看到,参数优化后并网点电压从不稳定变得稳定,光伏并网发电系统的振荡得到了抑制。
综上,本申请的方法,采用分析光伏并网系统的稳定性,并找到对系统稳定性影响最大的控制参数,通过对该参数进行优化达到系统振荡抑制的目的,实现了在光伏并网系统稳定性评估的基础上定位到对系统稳定性影响最大的控制参数,使得光伏并网发电系统的振荡抑制更精准。
请参阅图8,其示出了本申请的一种光伏并网发电系统振荡抑制系统的结构框图。
如图8所示,光伏并网发电系统振荡抑制系统200,包括建立模块210、分析模块220、选取模块230以及调参模块240。
其中,建立模块210,配置为获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;分析模块220,配置为根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定;选取模块230,配置为若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;调参模块240,配置为获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
应当理解,图8中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此,上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图8中的诸模块,在此不再赘述。
在另一些实施例中,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序指令被处理器执行时,使所述处理器执行上述任意方法实施例中的光伏并网发电系统振荡抑制方法;
作为一种实施方式,本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,计算机可执行指令设置为:
获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;
根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定;
若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;
获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储根据光伏并网发电系统振荡抑制系统的使用所创建的数据等。此外,计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器,还可以包括存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中,计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至光伏并网发电系统振荡抑制系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图9是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图,如图9所示,该设备包括:一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括:输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接,图9中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块,从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例光伏并网发电系统振荡抑制方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息,以及产生与光伏并网发电系统振荡抑制系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法,具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节,可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式,上述电子设备应用于光伏并网发电系统振荡抑制系统中,用于客户端,包括:至少一个处理器;以及,与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够:
获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;
根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定;
若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;
获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,其特征在于,包括:
获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;
根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定,其中,所述根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型包括:
考虑光伏并网逆变器的结构和控制策略,建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,所述频域阻抗模型包括主电路模型和控制器模型,其中光伏并网逆变器主电路的小信号方程为:
式中,Lf为逆变器滤波电感,s为拉普拉斯算子,ω为电网基波频率,Vdc为逆变器中直流侧电压源,为并网点d轴电压分量的小信号值,/>为并网点q轴电压分量的小信号值,/>为并网点d轴电流分量的小信号值,/>为并网点q轴电流分量的小信号值,/>为PWM占空比在d轴分量的小信号值,/>为PWM占空比在q轴分量的小信号值;
根据光伏并网逆变器主电路的小信号方程推导无控制环的逆变器模型,并将占空比置为0,得到输出阻抗的表达式:
式中,Zout(s)为主电路的阻抗矩;
将电网电压置为0,得到占空比矢量和电感电流矢量之间的传递函数矩阵Gid:
将光伏并网发电系统的d-q轴和控制环的d-q轴重合,其中,光伏并网发电系统的d-q轴和控制环的d-q轴之间的坐标变换公式为:
式中,Δθ为角度差;
计算角度差Δθ的表达式为:
式中,为并网点d轴电压的稳态值,HPI(s)为逆变器中锁相环的PI控制环节,Kpllp为锁相环的比例参数,Kplli为锁相环的积分参数;
并定义Gpll(s)为:
根据光伏并网发电系统的d-q坐标系和控制环的d-q坐标系的变换关系,表示锁相环对电压的影响锁相环对电流的影响/>和锁相环对占空比的影响/>
式中,为d轴电压分量的小信号值,/>为q轴电压分量的小信号值,/>为d轴电流分量的小信号值,/>为q轴电流分量的小信号值,/>为d轴电流分量的稳态值,/>为q轴电流分量的稳态值,/>为d轴PWM占空比分量的稳态值,/>为q轴PWM占空比分量的稳态值;
采用电流环控制,光伏并网逆变器的小信号方程为:
给定光伏并网逆变器的小信号值为0,即:
式中,Gce(s)为作用在电压的小信号值上的控制,Gci(s)为作用在电流误差上的控制,Gdei(s)为作用在电流的小信号值上的控制,IPI为逆变器电流环中PI控制环节;
根据光伏并网系统和控制环输出的电压电流和占空比的关系,构建光伏并网逆变器的小信号模型,根据小信号模型的输入输出关系推导出光伏并网逆变器并网阻抗模型:
将光伏并网逆变器并网模型等效为诺顿电路,多个光伏并网逆变器并网等效为多个诺顿电路并联,并联后的诺顿电路整体的阻抗模型为:
式中,Yi(s)为第i个并网逆变器的导纳矩阵,n为并网变流器总数;
若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;
获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
2.根据权利要求1所述的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,其特征在于,其中所述广义Nyquist模型的表达式为:
L(s)=Ys(s)ZL(s),
式中,L(s)为系统回比矩阵,Ys(s)为光伏并网逆变器并网的导纳矩阵,ZL(s)为传输网络阻抗矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,其特征在于,所述基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定包括:
当且仅当系统回比矩阵L(s)中所有特征值的Nyquist曲线逆时针环绕(-1,0)点的圈数等于右半平面的极点数时,光伏并网发电系统全局稳定。
4.根据权利要求1所述的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,其特征在于,所述基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数包括:
改变某一光伏并网逆变器的某一控制参数,保持其他参数不变,查看光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线,若Nyquist曲线与实轴交点和(-1,0)点之间的距离变化的程度大,则某一控制参数对光伏并网发电系统的稳定性影响大,反之影响小。
5.根据权利要求1所述的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,其特征在于,所述获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参包括:
随着目标参数的变化,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线从包含(-1,0)的情况越靠近(-1,0)点,或从不包含(-1,0)的情况越远离(-1,0)点,则光伏并网发电系统的稳定性得到的提升,目标参数的变化方向即目标参数优化的方向。
6.根据权利要求1所述的一种光伏并网发电系统振荡抑制方法,其特征在于,在根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型之前,所述方法还包括:
基于RLC电路等效实际电网中的线路、变压器、滤波器、和/或无功补偿器,电网中阻感元件阻抗ZRL(s)以及容性元件的导纳Yc(s)的表达式分别为:
式中,R为电阻值,L为电感值,C为电容值,s为拉普拉斯算子,ω为电网基波频率;
电网中阻感元件阻抗ZRL(s)以及容性元件的导纳Yc(s)构建传输网络阻抗矩阵ZL(s),当传输网络为RL线路时,ZL(s)=ZRL(s);当线路中含有串补电容时,ZL(s)=(ZRL(s)-1+Yc(s))-1。
7.一种光伏并网发电系统振荡抑制系统,其特征在于,包括:
建立模块,配置为获取光伏并网逆变器控制策略,根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,其中,所述频域阻抗模型中包含光伏并网逆变器并网的导纳矩阵;
分析模块,配置为根据所述导纳矩阵和传输网络阻抗矩阵建立光伏并网发电系统的广义Nyquist模型,并基于所述广义Nyquist模型分析所述光伏并网发电系统是否稳定,其中,所述根据所述光伏并网逆变器控制策略建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型包括:
考虑光伏并网逆变器的结构和控制策略,建立光伏并网逆变器在d-q坐标系下的频域阻抗模型,所述频域阻抗模型包括主电路模型和控制器模型,其中光伏并网逆变器主电路的小信号方程为:
式中,Lf为逆变器滤波电感,s为拉普拉斯算子,ω为电网基波频率,Vdc为逆变器中直流侧电压源,为并网点d轴电压分量的小信号值,/>为并网点q轴电压分量的小信号值,/>为并网点d轴电流分量的小信号值,/>为并网点q轴电流分量的小信号值,/>为PWM占空比在d轴分量的小信号值,/>为PWM占空比在q轴分量的小信号值;
根据光伏并网逆变器主电路的小信号方程推导无控制环的逆变器模型,并将占空比置为0,得到输出阻抗的表达式:
式中,Zout(s)为主电路的阻抗矩;
将电网电压置为0,得到占空比矢量和电感电流矢量之间的传递函数矩阵Gid:
将光伏并网发电系统的d-q轴和控制环的d-q轴重合,其中,光伏并网发电系统的d-q轴和控制环的d-q轴之间的坐标变换公式为:
式中,Δθ为角度差;
计算角度差Δθ的表达式为:
式中,为并网点d轴电压的稳态值,HPI(s)为逆变器中锁相环的PI控制环节,Kpllp为锁相环的比例参数,Kplli为锁相环的积分参数;
并定义Gpll(s)为:
根据光伏并网发电系统的d-q坐标系和控制环的d-q坐标系的变换关系,表示锁相环对电压的影响锁相环对电流的影响/>和锁相环对占空比的影响/>
式中,为d轴电压分量的小信号值,/>为q轴电压分量的小信号值,/>为d轴电流分量的小信号值,/>为q轴电流分量的小信号值,/>为d轴电流分量的稳态值,/>为q轴电流分量的稳态值,/>为d轴PWM占空比分量的稳态值,/>为q轴PWM占空比分量的稳态值;
采用电流环控制,光伏并网逆变器的小信号方程为:
给定光伏并网逆变器的小信号值为0,即:
式中,Gce(s)为作用在电压的小信号值上的控制,Gci(s)为作用在电流误差上的控制,Gdei(s)为作用在电流的小信号值上的控制,IPI为逆变器电流环中PI控制环节;
根据光伏并网系统和控制环输出的电压电流和占空比的关系,构建光伏并网逆变器的小信号模型,根据小信号模型的输入输出关系推导出光伏并网逆变器并网阻抗模型:
将光伏并网逆变器并网模型等效为诺顿电路,多个光伏并网逆变器并网等效为多个诺顿电路并联,并联后的诺顿电路整体的阻抗模型为:
式中,Yi(s)为第i个并网逆变器的导纳矩阵,n为并网变流器总数;
选取模块,配置为若所述光伏并网发电系统不稳定,则基于光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线选取对所述光伏并网发电系统稳定性影响最大的目标参数;
调参模块,配置为获取所述目标参数变化时,光伏并网发电系统特征值的Nyquist曲线和(-1,0)点的位置情况,使得到所述目标参数的修正方向,并根据所述修正方向对所述目标参数进行调参。
8.一种电子设备,其特征在于,包括:至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107994605A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-04 | 浙江大学 | 一种基于谐波矩阵传递函数的并网逆变器系统稳定性分析方法 |
CN108512249A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-07 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统 |
CN108964118A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-07 | 湖南大学 | 考虑锁相环的单相并网逆变器小信号阻抗建模方法 |
CN109449958A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-08 | 云南电网有限责任公司 | 一种双馈风机并网系统稳定性分析方法 |
CN111009921A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-14 | 华北电力大学 | 基于奈奎斯特稳定判据的双馈风机并网系统振荡分析方法 |
CN111404196A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-07-10 | 上海电力大学 | 一种基于光伏虚拟同步发电机并网谐振分析的方法及系统 |
CN114142457A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-03-04 | 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于阻抗分析的电力系统频率振荡抑制方法及系统 |
CN115566922A (zh) * | 2022-09-23 | 2023-01-03 | 南京航空航天大学 | 基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法 |
CN115693754A (zh) * | 2022-08-10 | 2023-02-03 | 国网浙江省电力有限公司平湖市供电公司 | 一种分布式电站宽频谐波不稳定分析方法 |
CN115700956A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-02-07 | 中国电力科学研究院有限公司 | 基于多端口矩阵的光伏集群直流外送振荡分析方法及系统 |
WO2023010659A1 (zh) * | 2021-08-05 | 2023-02-09 | 合肥工业大学 | 一种弱电网条件下的并网变流器控制环路稳定判据 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112953172B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-02-01 | 东南大学 | 一种锁相环耦合下模块化多电平换流器序阻抗建模的方法 |
-
2023
- 2023-06-26 CN CN202310754574.7A patent/CN116505520B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107994605A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-04 | 浙江大学 | 一种基于谐波矩阵传递函数的并网逆变器系统稳定性分析方法 |
CN108512249A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-07 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统 |
CN108964118A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-12-07 | 湖南大学 | 考虑锁相环的单相并网逆变器小信号阻抗建模方法 |
CN109449958A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-08 | 云南电网有限责任公司 | 一种双馈风机并网系统稳定性分析方法 |
CN111009921A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-14 | 华北电力大学 | 基于奈奎斯特稳定判据的双馈风机并网系统振荡分析方法 |
CN111404196A (zh) * | 2020-05-20 | 2020-07-10 | 上海电力大学 | 一种基于光伏虚拟同步发电机并网谐振分析的方法及系统 |
WO2023010659A1 (zh) * | 2021-08-05 | 2023-02-09 | 合肥工业大学 | 一种弱电网条件下的并网变流器控制环路稳定判据 |
CN114142457A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-03-04 | 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于阻抗分析的电力系统频率振荡抑制方法及系统 |
CN115693754A (zh) * | 2022-08-10 | 2023-02-03 | 国网浙江省电力有限公司平湖市供电公司 | 一种分布式电站宽频谐波不稳定分析方法 |
CN115566922A (zh) * | 2022-09-23 | 2023-01-03 | 南京航空航天大学 | 基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法 |
CN115700956A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-02-07 | 中国电力科学研究院有限公司 | 基于多端口矩阵的光伏集群直流外送振荡分析方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Harmonic Instability Analysis and Suppression Method Based on αβ- Frame Impedance for Trains and Network Interaction System;Haidong Tao等;《IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION》;全文 * |
电网阻抗对大型并网光伏系统稳定性影响分析;周林;张密;居秀丽;何国庆;;中国电机工程学报(第34期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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