[发明专利]大型光伏发电系统中多台光伏发电装置简化模型建模方法

说明书

一种大型光伏发电系统中多台光伏发电装置简化模型建模方法，将光伏并网发电系统中开关动作频繁的变流器模型用受控电源代替，并简化控制系统中的控制环，首先建立基于单台光伏发电装置的详细电磁暂态模型所对应的单台简化模型，然后将单台简化模型应用到大型光伏发电系统中；步骤为：构建单台光伏发电装置等效电路；构建单台光伏发电装置控制模型；构建单台光伏发电装置最大功率点跟踪模型；构建大型光伏发电系统。它通过受控电源代替变流器及简化控制环，使单台光伏发电装置电磁暂态仿真模型简化，在外界光照强度与温度恒定和变动工况下，均能与对应的详细电磁暂态模型响应特性保持较高的一致性，相对误差均在5％以内，且明显缩短了仿真耗时。

技术领域

本发明属于电磁暂态仿真在光伏发电研究中的应用领域，尤其涉及一种大型光伏发电系统中多台光伏发电装置简化模型建模方法。

背景技术

太阳能具有清洁、可再生等优势，因而得到了高度重视。目前对光伏并网系统模型的研究主要基于包含光伏阵列的数学模型、MPPT算法模块、逆变器模型和控制策略等的电磁暂态模型。电磁暂态仿真模型详细地建立了光伏电池、电力电子装置模型及系统控制方法，虽然可以全面地反映研究对象的响应特性，但是系统复杂程度高，仅仅适用于小规模系统研究。当研究大型光伏发电系统的响应特性时，仿真平台无法对系统中的所有光伏发电装置都建立详尽的电磁暂态模型，因此需要一种快速且准确的仿真模型应用于大型光伏发电系统的研究。

电磁暂态模型仿真简化方法有多种；太阳能学报，第37卷第3期出版有“光伏发电系统等效简化模型研究”，该技术将光伏阵列与MPPT环节等效简化为最大出力计算模型，通过有功无功解耦控制得到控制量，将系统组成由控制模块与受控电压源及滤波电路结合的模型。但是由于简化为最大出力模型，因此缺少了部分端点的输出参数。中国电机工程学报，第33卷第16期出版的“一种非线性多时间尺度系统模型降阶方法”，推导出忽略快动态降阶前后，非线性多时间尺度系统稳定性的一般规律，提出一种系统模型降阶方法，保证了系统的一致稳定性，但是推导过程际计算复杂。

发明内容

针对现有电力系统软件难以实现对大型光伏发电系统建模，本发明的目的在于，提供一种缩短仿真耗时，提高仿真速度的大型光伏发电系统中多台光伏发电装置简化模型建模方法，用于大型光伏发电系统电磁暂态建模研究。

为了实现上述目的，一种大型光伏发电系统中多台光伏发电装置简化模型建模方法，其特征在于将光伏并网发电系统中开关动作频繁的变流器模型用受控电源代替，并简化控制系统中的控制环，首先建立基于单台光伏发电装置的详细电磁暂态模型所对应的单台简化模型，然后将单台简化模型应用到大型光伏发电系统中；具体包括以下步骤：

步骤(1)、构建单台光伏发电装置等效电路；

步骤(2)、构建单台光伏发电装置控制模型；

步骤(3)、构建单台光伏发电装置最大功率点跟踪模型；

步骤(4)：构建大型光伏发电系统。

所述步骤(1)中，将光伏发电装置中开关动作频繁的变流器模型用受控电压源和受控电流源代替；针对单台单级式光伏发电装置，光伏阵列端口接入一个电容并联一个受控电流源，电网侧是一个受控电流源接入电网；针对单台双级式光伏发电装置，光伏阵列端口首先接入一个电容，然后接入一个受控电压源与一个受控电流源，之后接入一个电容并联一个受控电流源，电网侧则是通过一个受控电流源接入电网。

所述步骤(2)中，光伏发电装置控制模型将双环控制简化为单环控制，即忽略了响应速度快、电磁时间常数小的电流内环的动态过程，认为电流内环的输入信号等于输出信号。