[发明专利]一种考虑电力电子影响的新型负荷元件模型

说明书

本发明公开一种考虑电力电子影响的新型负荷元件模型，所述负荷元件模型包括基于负荷元件物理机理的模型和变流器变换模型，变流器变换模型包括变流器的电网侧模型、变流器的直流到直流模型和变流器的负荷侧模型，变流器的电网侧模型、变流器的直流到直流模型和变流器的负荷侧模型之间串联连接。本发明负荷元件模型通过将电力电子接口电路模型与电力负荷元件物理机理融合，既能体现电力电子变流器特性，又能体现电力电子特性，通过二端口网络等值模型，将电力电子变流器转化为变流器电网侧一端口等值电路，变流器变流矩阵，变流器负荷侧一端口等值电路等构成，更能准确地描述新型负荷元件的行为特性。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体是一种考虑电力电子影响的新型负荷元件模型。

背景技术

要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。”将新能源上升到主体地位。

新型的电力系统，首先体现在新能源为主体的电源结构；其次体现在柔性电网代替同步交流电网，电网呈现的灵活性与柔性更加突出；最后体现电力系统安全稳定经济化等方面。高可靠性低损耗的电力电子化技术是其具体技术体现之一。

而现有的负荷建模系统，已经建立静态负荷模型，动态负荷模型，综合负荷模型等，形成了负荷模型体系。也有部分研究了电力电子技术对负荷模型的影响，其中，上海交大艾芊教授提出电力电子负荷模型，其中包括STATCOM(静止同步补偿器)、SSSC(静态同步串联补偿器)、燃料电池、基于状态空间的变流器模等，很明显此类模型只是描述电力电子接口电路模型。随着分布式大规模分布式发电系统、电动汽车、储能系统和可控型负荷等新负荷元件接入电网，现代负荷种类逐渐丰富化，同时也复杂化。与传统电网负荷元件不同，以电力电子为接口的新能源并网和可控型电力设备在电网中的大量应用，负荷元件的物理特征被电力电子接口电路屏蔽，比如说通过电力电子逆变器并网的风力发电机，在电网侧无法考虑其惯性指数。此外，借助于电力电子器件、脉宽调制技术和控制算法等实现的高性能控制逻辑，可实现电力电子接口负荷功率因数近似为1，该指标在降低能耗上面效果显著，但重新定义负荷电气特性，进一步增加了负荷模型多样性和辨识难度，增加了电网运行复杂程度，对调度系统和工作人员提出新要求。因此负荷模型和建模方法的研究是一项工作量大、困难度高、重要性大和急迫性强的任务。

针对上述问题，本专利提出了一种考虑电力电子影响的新型负荷元件模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑电力电子影响的新型负荷元件模型，通过将电力电子接口电路模型与电力负荷元件物理机理融合，既能体现电力电子变流器特性，又能体现电力电子特性，通过二端口网络等值模型，将电力电子变流器转化为变流器电网侧一端口等值电路，变流器变流矩阵，变流器负荷侧一端口等值电路等构成，更能准确地描述新型负荷元件的行为特性，既能表示变流器变流矩阵表示控制算法，变流器拓扑电路对负荷元件的影响，也能体现负荷元件物理行为特征，有效地解决了目前已有负荷元件模型的不足，更能满足新型电力系统对电力负荷元件的要求。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种考虑电力电子影响的新型负荷元件模型，所述负荷元件模型包括基于负荷元件物理机理的模型和变流器变换模型。

所述变流器变换模型包括变流器的电网侧模型、变流器的直流到直流模型和变流器的负荷侧模型，变流器的电网侧模型、变流器的直流到直流模型和变流器的负荷侧模型之间串联连接。

所述变流器的电网侧模型是从变流器的电网侧看向负荷侧，形成的等值一端口模型。

所述变流器的负荷侧模型是从变流器的负荷侧看向电网侧，形成的等值一端口模型。

进一步的，所述基于负荷元件物理机理的模型体现在负荷元件物理机理的数学描述上，其模型泛化表达式为：