[发明专利]燃料电池发电系统的等效模型构造方法

权利要求书

1.一种燃料电池发电系统的等效模型构造方法，在该燃料电池发电系统中，燃料电池通过逆变器向电网输出电能，其特征在于，燃料电池发电系统采用以下以电流为状态变量的二阶动态微分方程来表征：

dIL.ddt=1Lf(Vinv.d-Vgrid.d-IL.dR)-ωIL.qdIL.qdt=1Lf(Vinv.q-Vgrid.q-IL.qR)+ωIL.d;]]>

其中，I_L。d、I_L。q分别是逆变器的输出电流的d轴和q轴分量；V_inv是逆变器的出口电压；V_grid。d、V_grid。q分别是PCC的上网电压的d轴分量和q轴分量；R、L_f分别为等值电阻和等值电感；PCC为公共连接点，逆变器的输出电流也即燃料电池由PCC注入电网的电流。

2.根据权利要求1所述的燃料电池发电系统的等效模型构造方法，其特征在于，在数字仿真系统中设置三相对称短路故障，使得PCC点的电压分别跌落不同的程度，对燃料电池发电系统进行一系列的数字仿真，得到建模样本，即电压、有功功率和无功功率的仿真数据，再对模型进行辨识，获得等效电阻和等效电感。

3.根据权利要求2所述的燃料电池发电系统的等效模型构造方法，其特征在于，采用Matlab/Simulink构造数字仿真系统。

4.根据权利要求1-3任一项所述的燃料电池发电系统的等效模型及其构造方法，其特征在于，已知稳态时的激励即PCC的同步坐标下的电压向量u₀＝[V_grid.x(0) V_grid.y(0)]^T和响应即燃料电池发电系统向PCC注入的功率向量y₀＝[P₍₀₎ Q₍₀₎]^T，有

Vgrid(0)=V2grid.x(0)+V2grid.y(0);]]>

则逆变器出口侧同步坐标下的电压V_inv.x(0)，V_inv.y(0)如下：

Vinv.x(0)=Vgrid.x(0)+P(0)R+Q(0)ωLfVgrid(0);]]>

Vinv.y(0)=Vgrid.y(0)+P(0)ωLf-Q(0)RVgrid(0);]]>

并求得同步坐标下的电流响应初值[I_L.x(0) I_L.y(0)]：

IL.x(0)=(P(0)R+Q(0)ωLf)R[R2+(ωLf)2]Vgrid(0)+(P(0)ωLf-Q(0)R)ωLf[R2+(ωLf)2]Vgrid(0);]]>

IL.y(0)=(P(0)ωLf-Q(0)R)R[R2+(ωLf)2]Vgrid(0)-(P(0)R+Q(0)ωLf)ωLf[R2+(ωLf)2]Vgrid(0);]]>

把已知的初值u₀＝[V_grid.x(0) V_grid.y(0)]^T、y₀＝[P₍₀₎ Q₍₀₎]^T和求得的初值V_inv.x(0) V_inv.y(0)、I_L.x(0)、I_L.y(0)进行派克变换，得到所有初值的d、q轴分量，作为求解微分方程的初始值，最后用龙格库塔法解微分方程：

从而可以求得任意时刻的电流的d、q轴分量I_L.d和I_L.q，再对I_L.d和I_L.q进行派克反变换，即可求出同步坐标下的电流I_L.x、I_L.y；进而求出本发明所构造的模型的有功响应和无功响应：

P=Vgrid.xIL.x+Vgrid.yIL.yQ=Vgrid.yIL.x-Vgrid.xIL.y.]]>