基于聚类算法的大型光伏发电系统实时仿真建模研究

发布时间：2020-10-09 15:57

　　随着光伏产业的飞速发展,大型光伏发电系统并网使得电网渗透率不断提高,大量电力电子元器件、非线性负载加入电力系统中,严重污染了电力系统。因此,对大型光伏发电系统接入电网的仿真建模尤为重要。但若对大型光伏发电系统进行详细建模,会存在仿真规模大、仿真时间长等问题,因此有必要同时兼顾准确性和简化程度构建大型光伏发电系统的简化等值模型。本文首先基于RT-LAB实时仿真平台对光伏发电单元进行详细建模,对于交流电网和直流传输线等部分,以微秒级步长使用基于CPU的实时仿真系统,而对于带有高频开关的换流器部分则以纳秒级步长使用基于FPGA的高速实时仿真系统。将实时仿真波形与真实逆变器实验波形进行对比,验证了所建详细模型的准确性。然后对包含源-网-荷的大型光伏发电系统进行建模,使用受控源代替电压源换流器构建逆变器等值简化模型,同时构建同步发电机组模型来模拟电力系统的频率波动以及ZIP负荷模型来模拟实际负荷特性。基于真实电站参数进行实时仿真验证,并基于搭建模型实现自动电压控制定无功功率控制算法。为了进一步简化大型光伏发电系统,采用可以表征光伏发电单元特性的光照强度、温度、实时有功功率作为聚类指标,基于模糊C均值聚类算法,对大型光伏发电系统进行分类,同时研究等值参数计算方法将分到一个类的光伏发电单元聚合成为一个光伏发电单元,构建出聚类等值模型,通过RT-LAB实时仿真验证故障和扰动情况下聚类等值模型的有效性。最后,针对传统的模糊C均值聚类算法提出改进,在使用模糊C均值聚类算法之前先使用Canopy聚类算法进行预处理,改善了模糊C均值聚类方法过度依赖初始聚类中心点的问题。考虑到大型光伏发电系统的网络拓扑结构复杂,从光伏发电单元的接入点位置出发,将每个光伏发电单元距离并网点的等值线路阻抗作为区分各个光伏发电单元的聚类指标,基于RT-LAB实时仿真平台验证聚类等值模型的精确性和所提聚类方法的合理性。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM615;TM743
【部分图文】：

信号对比,信号,奇方,空间节点

图 1.3 RTE 信号和 Simulink 信号对比图Fig 1.3 Comparison of RTE signal and Simulink sign的空间节点法，它用电路网络的导纳矩阵找，开关使用普约维奇方法来等效，在每个开关

离散系统,开关状态,电流源,拓扑结构

图 2.8 L 和 C 在离散系统中的等效Fig 2.8 Equivalent of Land C in discrete systems等值方法，逐段线性器件被等值为电流源并联电因开关状态的不断变化对拓扑结构造成的影响，不

模型图,光伏发电,模型,单元

图 2.11 光伏发电单元 RT-LAB 模型Fig 2.11 RT-LAB model of photovoltaic power generation uni

【参考文献】