[发明专利]基于下垂和模型预测的光伏参与电网调频方法

权利要求书

1.基于下垂和模型预测的光伏参与电网调频方法，其特征在于，在有功备用的基础上，利用频率偏差与频率偏差率来进行功率调节，过程包括以下步骤：

步骤S₁，锁相环与坐标变换：采样交流侧电网电流I_a、I_b、I_c，交流侧电网电压U_ga、U_gb、U_gc，对电网电压U_ga、U_gb、U_gc进行锁相处理，得到电网电角度θ，电网频率f和电网角速度ω，对电网电流进行abc/dq变换得到I_d、I_q，对电网电压进行abc/dq变换得到E_d、E_q，根据I_d、I_q、E_d、E_q求出有功功率P；

步骤S₂，直流电压控制：直流侧电压参考值U_dcref与U_dc的误差信号经PI控制器后生成占空比d，进而产生驱动信号驱动Boost变换器工作；

步骤S₃，调频控制：该部分由控制策略单元和功率跟踪单元构成。控制策略单元根据步骤S₁得到的f，可以与基准频率f_d计算得到下垂控制的输出增量ΔP₂与模型预测控制的输出增量ΔP₁，结合光伏有功备用后的功率P_o，得到调频功率P^*；功率跟踪单元是在得到调频功率P^*的基础上，采样光伏输出电压U_PV，输出电流I_PV，由功率跟踪算法得到光伏输出参考电压U_PVref，然后与光伏输出电压U_PV比较后经过PI控制器后得到有功功率的参考值P_ref；

步骤S₄，双环控制：P_ref和P分别为有功功率的参考值和实际值；Q_ref和Q分别为无功功率的参考值和实际值，其中无功参考功率Q_ref为0；功率外环控制根据有功和无功功率的需求分别生成d轴和q轴电流指令值；以网侧电流作为反馈量，经过PI控制器和电压前馈后，得到电压U_d，U_q，然后经过dq坐标系到abc坐标系的逆变换得到控制信号电压U_a，U_b，U_c，最后进一步产生驱动信号控制逆变器开关管的工作；

步骤S₃的调频功率P^*具体公式如下：

P^*＝P_o+ΔP₁+ΔP₂

其中P_o公式如下：

P_o＝P_max(1-δ)

式中P_max为光伏发电输出的最大功率，δ为光伏减载系数。

2.根据权利要求1所述的基于下垂和模型预测的光伏参与电网调频方法，其特征在于，步骤S₃对模型预测控制的输出增量ΔP₁，表达式如下：

其中：

ω′＝ω-ω₀

ΔU(k)＝[ΔT_m(k) ΔT_m(k+1) ΔT_m(k+2)]^T

I＝[1 1 1]^T

S_d＝[B_cd B_cd+B_cd² B_cd+B_cd²+B_cd³]^T

Q＝diag(q，q，q)，(q＞0)

R＝diag(r，r，r)，(r＞0)

式中：J为转动惯量；D为阻尼系数；T_s为系统采样时间；ω为电网同步角速度；ω₀为同步发电机的机械角速度；Δω′为电网角频率变化增量；ΔT_e为电磁转矩增量；ΔT_m为机械转矩增量；q为角频率差权重系数；r机械转矩增量权重系数。