[发明专利]计及新能源发电控制策略的改进仿射谐波潮流计算方法

权利要求书

1.一种计及新能源发电控制策略的改进仿射谐波潮流计算方法，其特征在于：

提供一分布式新能源发电并网电路，所述电路包括发电机组、逆变器、滤波器和控制器；所述发电机组与所述逆变器电性相连；所述发电机组还与所述控制器通信相连；所述逆变器与所述滤波器电性相连；所述逆变器还与所述控制器通信相连；所述滤波器和所述控制器均与外部交流电网连接；

按照如下步骤实现：

步骤S1：建立改进的分布式新能源发电即改进的REDG谐波发射特性仿射模型；

步骤S2：基于牛顿—拉夫逊算法建立改进的仿射谐波潮流计算模型；并将建立的模型与步骤S1建立的模型结合，计算各节点谐波电压仿射值；

其中，所述步骤S1具体包括以下内容：

所述逆变器采用三相半桥电压型逆变器；所述滤波器采用LC滤波器；所述控制器采用双极性正弦脉冲宽度调制算法生成驱动信号，用以控制所述逆变器；所述逆变器的输出电压与所述控制器的调制信号满足式(1)的关系式；所述逆变器输出电压的谐波分量如式(2)所示；其中，J_n为第一类贝塞尔函数；u₀表示逆变器输出电压；u_oh表示逆变器输出电压的谐波分量；u_r表示控制器的调制信号；U_dc表示逆变器直流侧电压的幅值；U_rm、ω_r、θ_r分别表示调制信号的幅值、角速度、初相角；ω_c、θ_c分别表示载波信号的角速度与初相角；m表示载波谐波分量索引；n表示边带谐波分量索引；

dq0坐标系中，REDG的输出功率如式(3)、(4)所示，LC滤波器的状态方程如式(5)、(6)所示；式中u_d、u_q分别表示电网电压的d轴分量与q轴分量，i_d、i_q分别表示电网电流的d轴分量与q轴分量；P_ref、Q_ref分别表示REDG的有功与无功功率参考值；u_Ld、u_Lq分别表示逆变器输出电压的d轴分量与q轴分量；ω表示工频角速度；

P_ref＝u_di_d (3)

Q_ref＝-u_di_q (4)

u_Ld＝u_d-ωLi_q (5)

u_Lq＝u_q+ωLi_d (6)

联立式(1)、(3)、(4)、(5)、(6)，得调制信号的d轴分量与q轴分量如式(7)、(8)所示，随后根据式(9)求取调制信号；

联立式(2)、(7)、(8)、(9)，得计及控制策略的REDG谐波电压输出值U_oh如式(10)所示；

REDG向电网注入的谐波电流如式(11)所示；其中，U_oh表示REDG输出的谐波电压，I_h表示REDG注入电网中的谐波电流；X_Lh、X_Ch分别表示LC滤波器中电感与电容的谐波等值电抗，X_Lsh表示电网的谐波等值电抗，h表示谐波次数；

联立式(10)、(11)，得计及控制策略的REDG谐波发射特性如式(12)所示；

以仿射算术描述REDG出力的不确定性，计及控制策略的影响，建立REDG谐波发射特性仿射模型如式(13)所示；

2.根据权利要求1所述的一种计及新能源发电控制策略的改进仿射谐波潮流计算方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下内容：

建立基于牛顿—拉夫逊的仿射潮流修正方程组如式(14)所示；

式中，表示仿射雅各比矩阵；如式(15)所示，表示基波电压不平衡量仿射矩阵；如式(16)所示，表示功率与电压不平衡量仿射矩阵，如式(17)所示；

式中，分别为i节点注入有功、无功功率与电压平方的不平衡量仿射值；分别为i节点基波电压实部与虚部的不平衡量仿射值；分别表示i节点注入有功功率对j节点的电压虚部与实部的偏导；分别表示i节点注入无功功率对j节点的电压虚部与实部的偏导；分别表示i节点电压平方对j节点电压虚部与实部的偏导；

功率与电压的不平衡量仿射值根据式(18)至(20)式求解，其中，和分别为i节点注入总有功和无功功率的仿射值；分别表示由功率方程计算所得的i节点k次谐波有功和无功功率的仿射值，如式(21)、(22)所示；表示给定的节点基波电压仿射值；分别表示计算所得的i节点k次谐波电压实部与虚部的仿射值；分别表示i节点对于j节点k次谐波互导纳的实部与虚部；

将式(14)展开，得式(23)；

对比等式(23)两端，得基波电压不平衡量仿射矩阵的中心值矩阵与噪声元系数矩阵分别如式(24)、(25)所示，以此更新节点基波电压仿射值；式中，p指仿射值中的第p个噪声元；

X₀＝(J₀)^-1W₀ (24)

X_p＝(J₀)^-1×(W_p-X₀J_p) (25)

根据式(13)求取REDG注入电网的谐波电流，结合式(26)的仿射节点谐波电压方程组，获得节点谐波电压的仿射值；式中，k为谐波次数；为节点注入的k次谐波电流仿射矩阵；为节点k次谐波电压仿射矩阵；Y^k为节点k次谐波导纳矩阵；

以基波功率与谐波功率的交互影响表征基波潮流与谐波潮流的耦合关系，如式(18)、(19)所示。