基于低电压穿越试验的光伏发电系统建模研究
发布时间：2021-08-07 22:00
为进一步提高光伏发电系统建模准确性,研究一种充分利用低电压穿越试验数据建立仿真模型的方法。以内蒙古某光伏电站500 kW光伏发电单元为研究对象,首先,基于典型低电压穿越控制策略,采用最小二乘估计法完成了逆变器低穿控制环节的参数辨识。其次,通过对光伏PV特性曲线的修正获得光伏阵列的环境参数。最后,设计了光伏阵列参数计算流程和低穿控制策略测辨流程,并选取不同电压跌落水平的4组实测数据进行测辨。测辨结果代入基于Simulink搭建的仿真模型后,经由仿真与实测数据的对比验证了所提方法的有效性。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(18)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
光伏发电系统主电路拓扑Fig.1Topologyofphotovoltaicpowersystemmaincircuit
-148-电力系统保护与控制图3光伏电站低电压穿越能力要求Fig.3RequirementofphotovoltaicpowerplantLVRTcapability的无功电流的前提下，控制逆变器在总电流限制范围内兼顾有功电流的输出。计及低电压穿越无功电流基础值、故障前无功电流值、电压跌落深度、无功电流最大值，故障期间无功电流参考值Iq_ref的计算公式为*_ref0maxmin((0.9),)qqUqIqqqIKUKIII(1)式中：qUK为无功电流支撑系数；U为并网点电压幅值的标幺值；q0I为故障前无功电流值；qIK为q0I相关系数；*qI为低穿无功电流基础值；qmaxI为无功电流的最大值。故障期间输出的有功电流值根据不同的计算方式可以大致分为以下三种。0max22_ref0max*0min(/,||)=min(/,)qdqdIddUdPUIIIPUIIKIKUI(2)式中：0P为故障前输出的有功功率；maxI为逆变器电流最大值；d0I为故障前的有功电流值；KdI为dI与Id0之间的比例系数；dUK为dI与U之间的比例系数；*qI为低穿有功电流基础值。在低电压故障发生的瞬间，由于并网点电压U降低而有功电流dI还未变化，导致此时送入电网的有功功率P下降。差额功率对电容充电使得直流母线电压上升，光伏阵列运行点由最大功率点转移至图4中PV曲线的A点。此时闭锁最大功率跟踪算法，根据低穿期间有功电流参考值Id_ref与并网点电压U，计算出注入电网的有功功率PLV，便可以确定光伏阵列所需发出的功率，进而调节直流侧电压使有功功率保持平衡。图4变功率跟踪示意图Fig.4Variablepowerpointtrackingdiagram1.3最小二乘估计法
为dI与U之间的比例系数；*qI为低穿有功电流基础值。在低电压故障发生的瞬间，由于并网点电压U降低而有功电流dI还未变化，导致此时送入电网的有功功率P下降。差额功率对电容充电使得直流母线电压上升，光伏阵列运行点由最大功率点转移至图4中PV曲线的A点。此时闭锁最大功率跟踪算法，根据低穿期间有功电流参考值Id_ref与并网点电压U，计算出注入电网的有功功率PLV，便可以确定光伏阵列所需发出的功率，进而调节直流侧电压使有功功率保持平衡。图4变功率跟踪示意图Fig.4Variablepowerpointtrackingdiagram1.3最小二乘估计法在求解多元线性模型的回归参数时，最小二乘估计法是最常用的方法。对于含有p+1个待求解参数的多元线性回归模型，其可以表示为n1011,n1pp,n1n1YXX(3)式中：Yn×1为响应向量；,1(1,2,,)inipX为自变量向量；0为待求解常数；i为i,n1X对应的待求解回归系数；n1为随机误差向量。随机误差平方和见式(4)。2011(,,,)npjjQ(4)通过寻找参数i的估计值i使其值最小，即可得到该模型待求解参数对应的最小二乘估计结果。估计值向量的计算方法见式(5)。T1T1()nXXXY(5)式中，1,12,1,1[,,,]nnpnXXXX为自变量矩阵。对于无功电流参考值的计算公式，针对其未达到最大限值的情况，可以写作_ref110,1_ref220,2*_ref,0,0.910.910.91qqqUqqqIqqnnqnIUIKIUIKIIUI，，(6)式中，下标1,2,,n代表?
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向配网保护的集分联合馈线自动化控制方法[J]. 黄鸣宇,祁升龙,芦翔,周卓,蒋宏图,张新松. 河南师范大学学报(自然科学版). 2020(05)
[2]光伏虚拟同步发电机建模与仿真研究[J]. 任自盼,鲁宝春,赵亚龙,刘晓敏,张茹雪,孙丽颖. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]不对称电网故障下级联型光伏并网逆变器的低电压穿越控制[J]. 王书征,李先允,许峰. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[4]OpenDSS在分布式光伏接入配电网仿真分析中的应用[J]. 徐珂,聂萌,王洋,侯广松,荆树志,刘文哲,李强,程金. 电力信息与通信技术. 2018(11)
[5]分布式光伏并网问题分析与建议[J]. 裴哲义,丁杰,李晨,周昶,梁志峰,于辉,徐晓春,张俊. 中国电力. 2018(10)
[6]高比例光伏发电并网条件下中国远景电源结构探讨[J]. 卢斯煜,周保荣,饶宏,赵文猛,姚文峰. 中国电机工程学报. 2018(S1)
[7]光伏逆变器的低电压穿越特性分析与参数测试方法[J]. 葛路明,曲立楠,陈宁,朱凌志,张磊. 电力系统自动化. 2018(18)
[8]基于人工鱼群和蛙跳混合算法的光伏阵列多场景参数辨识[J]. 徐岩,高兆,朱晓荣. 可再生能源. 2018(04)
[9]基于不同测试环境的光伏并网逆变器低电压穿越能力验证方法[J]. 时珊珊,张双庆,林小进,李红涛,包斯嘉. 电气自动化. 2015(05)
[10]光伏逆变器控制参数的分步辨识方法[J]. 金宇清,鞠平,潘学萍,孙黎霞,张彦涛. 电网技术. 2015(03)
硕士论文
[1]光伏电站暂态模型及其参数辨识研究[D]. 王泽镝.沈阳工业大学 2018
本文编号：3328618
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(18)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
光伏发电系统主电路拓扑Fig.1Topologyofphotovoltaicpowersystemmaincircuit
-148-电力系统保护与控制图3光伏电站低电压穿越能力要求Fig.3RequirementofphotovoltaicpowerplantLVRTcapability的无功电流的前提下，控制逆变器在总电流限制范围内兼顾有功电流的输出。计及低电压穿越无功电流基础值、故障前无功电流值、电压跌落深度、无功电流最大值，故障期间无功电流参考值Iq_ref的计算公式为*_ref0maxmin((0.9),)qqUqIqqqIKUKIII(1)式中：qUK为无功电流支撑系数；U为并网点电压幅值的标幺值；q0I为故障前无功电流值；qIK为q0I相关系数；*qI为低穿无功电流基础值；qmaxI为无功电流的最大值。故障期间输出的有功电流值根据不同的计算方式可以大致分为以下三种。0max22_ref0max*0min(/,||)=min(/,)qdqdIddUdPUIIIPUIIKIKUI(2)式中：0P为故障前输出的有功功率；maxI为逆变器电流最大值；d0I为故障前的有功电流值；KdI为dI与Id0之间的比例系数；dUK为dI与U之间的比例系数；*qI为低穿有功电流基础值。在低电压故障发生的瞬间，由于并网点电压U降低而有功电流dI还未变化，导致此时送入电网的有功功率P下降。差额功率对电容充电使得直流母线电压上升，光伏阵列运行点由最大功率点转移至图4中PV曲线的A点。此时闭锁最大功率跟踪算法，根据低穿期间有功电流参考值Id_ref与并网点电压U，计算出注入电网的有功功率PLV，便可以确定光伏阵列所需发出的功率，进而调节直流侧电压使有功功率保持平衡。图4变功率跟踪示意图Fig.4Variablepowerpointtrackingdiagram1.3最小二乘估计法
为dI与U之间的比例系数；*qI为低穿有功电流基础值。在低电压故障发生的瞬间，由于并网点电压U降低而有功电流dI还未变化，导致此时送入电网的有功功率P下降。差额功率对电容充电使得直流母线电压上升，光伏阵列运行点由最大功率点转移至图4中PV曲线的A点。此时闭锁最大功率跟踪算法，根据低穿期间有功电流参考值Id_ref与并网点电压U，计算出注入电网的有功功率PLV，便可以确定光伏阵列所需发出的功率，进而调节直流侧电压使有功功率保持平衡。图4变功率跟踪示意图Fig.4Variablepowerpointtrackingdiagram1.3最小二乘估计法在求解多元线性模型的回归参数时，最小二乘估计法是最常用的方法。对于含有p+1个待求解参数的多元线性回归模型，其可以表示为n1011,n1pp,n1n1YXX(3)式中：Yn×1为响应向量；,1(1,2,,)inipX为自变量向量；0为待求解常数；i为i,n1X对应的待求解回归系数；n1为随机误差向量。随机误差平方和见式(4)。2011(,,,)npjjQ(4)通过寻找参数i的估计值i使其值最小，即可得到该模型待求解参数对应的最小二乘估计结果。估计值向量的计算方法见式(5)。T1T1()nXXXY(5)式中，1,12,1,1[,,,]nnpnXXXX为自变量矩阵。对于无功电流参考值的计算公式，针对其未达到最大限值的情况，可以写作_ref110,1_ref220,2*_ref,0,0.910.910.91qqqUqqqIqqnnqnIUIKIUIKIIUI，，(6)式中，下标1,2,,n代表?
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向配网保护的集分联合馈线自动化控制方法[J]. 黄鸣宇,祁升龙,芦翔,周卓,蒋宏图,张新松. 河南师范大学学报(自然科学版). 2020(05)
[2]光伏虚拟同步发电机建模与仿真研究[J]. 任自盼,鲁宝春,赵亚龙,刘晓敏,张茹雪,孙丽颖. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]不对称电网故障下级联型光伏并网逆变器的低电压穿越控制[J]. 王书征,李先允,许峰. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[4]OpenDSS在分布式光伏接入配电网仿真分析中的应用[J]. 徐珂,聂萌,王洋,侯广松,荆树志,刘文哲,李强,程金. 电力信息与通信技术. 2018(11)
[5]分布式光伏并网问题分析与建议[J]. 裴哲义,丁杰,李晨,周昶,梁志峰,于辉,徐晓春,张俊. 中国电力. 2018(10)
[6]高比例光伏发电并网条件下中国远景电源结构探讨[J]. 卢斯煜,周保荣,饶宏,赵文猛,姚文峰. 中国电机工程学报. 2018(S1)
[7]光伏逆变器的低电压穿越特性分析与参数测试方法[J]. 葛路明,曲立楠,陈宁,朱凌志,张磊. 电力系统自动化. 2018(18)
[8]基于人工鱼群和蛙跳混合算法的光伏阵列多场景参数辨识[J]. 徐岩,高兆,朱晓荣. 可再生能源. 2018(04)
[9]基于不同测试环境的光伏并网逆变器低电压穿越能力验证方法[J]. 时珊珊,张双庆,林小进,李红涛,包斯嘉. 电气自动化. 2015(05)
[10]光伏逆变器控制参数的分步辨识方法[J]. 金宇清,鞠平,潘学萍,孙黎霞,张彦涛. 电网技术. 2015(03)
硕士论文
[1]光伏电站暂态模型及其参数辨识研究[D]. 王泽镝.沈阳工业大学 2018
本文编号：3328618
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