电网故障下光伏发电系统暂态特性建模
发布时间：2022-01-09 17:26
目前光伏发电系统的暂态特性模型未充分考虑逆变器控制参数的影响。通过考虑逆变器控制参数对输出特性的影响,这里建立了一种适用于单相/三相光伏发电系统在电网故障下的数学模型,以分析电网故障下光伏发电系统的暂态输出电流和功率特性。硬件在环（HIL）实验结果验证了数学模型和理论分析的准确性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(07)北大核心CSCD
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
图１光伏发电系统的结构图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??
Ｔｙｐｈｏｏｎ?ＨＩＬ?６０２＋的ＨＩＬ半实物??仿真平台。分别针对１０?ｋＷ的三相光伏发电系统??和２?ｋＷ的单相光伏发电系统进行ＨＩＬ实验验??证。图３为电网电压对称跌落０．２Ｐｕ下输出电流??和输出功率的波形。其中三相光伏系统输出电流??误差为２．６％，输出功率误差为１．８％；单相系统输??出电流误差为２％，输出功率误差为１．５％。因此，??所建立的数学模型能准确计算电网故障下光伏发??电系统暂态输出电流和输出功率。??用基于电网电压定向的矢量控制策略，其控制框图??见图２。…，＾，。和分别为ＧＳＩ交流侧电压与??电流的轴分量；为电网电压角速度；ｆ和??Ｇ分别为。和‘的指令值；ｔ／ｄｃ‘为的指令值。??（１）??Ｆｉｇ．?２?Ｃｏｎｔｒｏｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＧＳＩ??根据图２，ＧＳＩ经过电压、电流双闭环调节产生??的参考电压可表示为：??ｕｓｉ－［??￣￣＾明）Ｋ＋、＋⑴Ｈｇｉ??式中：，匕分别为电压环的比例、积分系数；??ｈ，?Ａ：ｕ分别为电流环的比例、积分系数。??故障前９轴无功电流为零。光伏发电系统ＧＳＩ??输出电压与电网电压ｕｓ的关系可表不为：??Ｕｐ；—ＷｇＺ／ｇｉｇｊ，?（２）??式中由于采用了电网电压定向矢量控制，因??此，Ａ：为电网电压跌落深度，ＵｆＯ。??将式（２）代入式（１），可得：??Ｕ＾ｓＬ＾ｉＵ＾－Ｕ＾－ｉＪＫ，，?ｓＬ＾ｉ＾－ｉＪＫ；?（３）??式中：｛／，＝｛／，－ｔ＾－尺心，为故障前ＧＳＩ输出的ｄ轴电??压，／＿为故障前ＧＳＩ输出的ｄ轴有功电流。??光伏发电系统ＧＳＩ输出功率为：??Ｐｇ＝ｍ（ｕ＾＋ｕｆｆｉｉｗ）／２，?（４）??式中
第５４卷第７期??２０２０年７月??电力电子技术??Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ??Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．７??Ｊｕｌｙ?２０２０??０?０．０５?０．１?０．１５?０．２?０?０．０５?０．１?０．１５?０．２??ｔ／ｓ?ｔ／ｓ??（ｃ）单相光伏系统输出电流?（ｄ）单相光伏系统输出功率??图３电网故障下ＨＩＬ实验结果??Ｆｉｇ．?３?ＨＩＬ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｕｎｄｅｒ?ｇｒｉｄ?ｆａｕｌｔ??４结论??计及电压和电流控制环参数的影响，建立了??一种电网故障下光伏发电系统并网逆变器输出电??流和功率数学模型，可适用于单相／三相光伏发电??系统在电网故障下暂态输出特性的准确计算。硬件??在环实验结果验证了所建立数学模型的准确性。??参考文献??［１］电力规划设计总院．中国可再生能源发展报告丨Ｒ］．北??京：水电水利规划设计总院，２０１８．??［２］郑超，林俊杰，赵健，等．规模化光伏并网系统暂??态功率特性及电压控制〖Ｊ］．中国电机工程学报，２０１５，??３５（５）：?１０５９－１０７１．??［３］习伟，张哲，陈卫，等．光伏逆变器短路特性分??析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１５，４３（７）?：７０－７５．??［４］胡兵，张彦虎，赵为，等．光伏发电逆变器拓扑及??关键技术综述［Ｊ］．电力电子技术，２０１３，４７（３）：?１８－２０．??０?０．０５?０．１?０．１５?０．２?０?０．０５?０．１?０．１５?０．２??ｔ／ｓ?ｔ／ｓ??（ａ）三相光伏系统输出电流?（ｂ）三相光伏系统输出功率??电网故障下光伏系统ＧＳＩ的＆为：??＿＿ｔ＿?＿＿ｔ＿?
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏逆变器短路特性分析[J]. 习伟,张哲,陈卫,张兆云,刘念. 电力系统保护与控制. 2015(07)
[2]规模化光伏并网系统暂态功率特性及电压控制[J]. 郑超,林俊杰,赵健,盛灿辉,高峰. 中国电机工程学报. 2015(05)
[3]光伏发电逆变器拓扑及关键技术综述[J]. 胡兵,张彦虎,赵为,张友权. 电力电子技术. 2013(03)
本文编号：3579140
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(07)北大核心CSCD
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
图１光伏发电系统的结构图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??
Ｔｙｐｈｏｏｎ?ＨＩＬ?６０２＋的ＨＩＬ半实物??仿真平台。分别针对１０?ｋＷ的三相光伏发电系统??和２?ｋＷ的单相光伏发电系统进行ＨＩＬ实验验??证。图３为电网电压对称跌落０．２Ｐｕ下输出电流??和输出功率的波形。其中三相光伏系统输出电流??误差为２．６％，输出功率误差为１．８％；单相系统输??出电流误差为２％，输出功率误差为１．５％。因此，??所建立的数学模型能准确计算电网故障下光伏发??电系统暂态输出电流和输出功率。??用基于电网电压定向的矢量控制策略，其控制框图??见图２。…，＾，。和分别为ＧＳＩ交流侧电压与??电流的轴分量；为电网电压角速度；ｆ和??Ｇ分别为。和‘的指令值；ｔ／ｄｃ‘为的指令值。??（１）??Ｆｉｇ．?２?Ｃｏｎｔｒｏｌ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＧＳＩ??根据图２，ＧＳＩ经过电压、电流双闭环调节产生??的参考电压可表示为：??ｕｓｉ－［??￣￣＾明）Ｋ＋、＋⑴Ｈｇｉ??式中：，匕分别为电压环的比例、积分系数；??ｈ，?Ａ：ｕ分别为电流环的比例、积分系数。??故障前９轴无功电流为零。光伏发电系统ＧＳＩ??输出电压与电网电压ｕｓ的关系可表不为：??Ｕｐ；—ＷｇＺ／ｇｉｇｊ，?（２）??式中由于采用了电网电压定向矢量控制，因??此，Ａ：为电网电压跌落深度，ＵｆＯ。??将式（２）代入式（１），可得：??Ｕ＾ｓＬ＾ｉＵ＾－Ｕ＾－ｉＪＫ，，?ｓＬ＾ｉ＾－ｉＪＫ；?（３）??式中：｛／，＝｛／，－ｔ＾－尺心，为故障前ＧＳＩ输出的ｄ轴电??压，／＿为故障前ＧＳＩ输出的ｄ轴有功电流。??光伏发电系统ＧＳＩ输出功率为：??Ｐｇ＝ｍ（ｕ＾＋ｕｆｆｉｉｗ）／２，?（４）??式中
第５４卷第７期??２０２０年７月??电力电子技术??Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ??Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．７??Ｊｕｌｙ?２０２０??０?０．０５?０．１?０．１５?０．２?０?０．０５?０．１?０．１５?０．２??ｔ／ｓ?ｔ／ｓ??（ｃ）单相光伏系统输出电流?（ｄ）单相光伏系统输出功率??图３电网故障下ＨＩＬ实验结果??Ｆｉｇ．?３?ＨＩＬ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ?ｕｎｄｅｒ?ｇｒｉｄ?ｆａｕｌｔ??４结论??计及电压和电流控制环参数的影响，建立了??一种电网故障下光伏发电系统并网逆变器输出电??流和功率数学模型，可适用于单相／三相光伏发电??系统在电网故障下暂态输出特性的准确计算。硬件??在环实验结果验证了所建立数学模型的准确性。??参考文献??［１］电力规划设计总院．中国可再生能源发展报告丨Ｒ］．北??京：水电水利规划设计总院，２０１８．??［２］郑超，林俊杰，赵健，等．规模化光伏并网系统暂??态功率特性及电压控制〖Ｊ］．中国电机工程学报，２０１５，??３５（５）：?１０５９－１０７１．??［３］习伟，张哲，陈卫，等．光伏逆变器短路特性分??析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１５，４３（７）?：７０－７５．??［４］胡兵，张彦虎，赵为，等．光伏发电逆变器拓扑及??关键技术综述［Ｊ］．电力电子技术，２０１３，４７（３）：?１８－２０．??０?０．０５?０．１?０．１５?０．２?０?０．０５?０．１?０．１５?０．２??ｔ／ｓ?ｔ／ｓ??（ａ）三相光伏系统输出电流?（ｂ）三相光伏系统输出功率??电网故障下光伏系统ＧＳＩ的＆为：??＿＿ｔ＿?＿＿ｔ＿?
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏逆变器短路特性分析[J]. 习伟,张哲,陈卫,张兆云,刘念. 电力系统保护与控制. 2015(07)
[2]规模化光伏并网系统暂态功率特性及电压控制[J]. 郑超,林俊杰,赵健,盛灿辉,高峰. 中国电机工程学报. 2015(05)
[3]光伏发电逆变器拓扑及关键技术综述[J]. 胡兵,张彦虎,赵为,张友权. 电力电子技术. 2013(03)
本文编号：3579140
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