[发明专利]一种组串式光伏逆变器机电暂态模型建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建模方法，具体讲涉及一种组串式光伏逆变器机电暂态模型建模方法。

背景技术

近年来，我国光伏发电大规模发展。目前，大型地面光伏电站通常采用集中式逆变器的并网方案，将光伏阵列串并联后连接集中式逆变器，逆变器功率等级可以到达1兆瓦以上。然而，随着组串式逆变器成本的下降，各大主流逆变器厂商都推出了自己的组串式逆变器方案，愈来愈多的光伏电站开始采用基于组串式逆变器的并网方案。典型的组串式并网方案是将若干路光伏组串连接组串式逆变器，逆变器功率一般仅为数十千瓦，数十台逆变器直接并联后连接升压变，组成一个1兆瓦左右光伏发电单元，随后汇入电站集电系统。组串式逆变器的功率匹配性好，同时具备多路最大功率跟踪(MPPT)功能，具有安装灵活、易于施工的优点，而且省去了直流汇流箱和逆变器室等投资。

随着组串式逆变器的迅猛发展，组串式逆变器并网方案正在成为新的技术趋势，越来越迫切地需要建立组串式逆变器的机电暂态模型，分析基于组串式逆变器的光伏电站对电网的影响。因为基于组串式逆变器的光伏电站目前尚处于起步发展阶段，现有文献主要研究组串式逆变器的拓扑结构、效率、可靠性、电气安全、价格趋势和市场前景等方面，而对组串式逆变器的机电暂态建模研究关注不够。

因此，为了满足基于组串式逆变器的光伏电站并网分析的需求，迫切需要结合组串式逆变器的工作原理和并网外特性，建立组串式逆变器的机电暂态模型。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种组串式光伏逆变器机电暂态模型建模方法。

本发明提供的技术方案是：一种组串式光伏逆变器机电暂态模型建模方法，所述方法包括：建立控制模型和输出电流模型。

优选的，所述控制模型包括：有功类控制模型、无功类控制模型、故障穿越控制模型和保护控制模型。

优选的，所述有功类控制模型如下式所示：

在最大功率跟踪模式下，有功功率参考值P_ref如下式所示：

式中，P_m表示光伏方阵的最大输出功率，s表示传递函数中复变量，T_mpp表示最大功率跟踪时间常数，P_ref(i-1)、P_ref(i)分别表示第i-1和i个时刻的有功功率参考值，dt表示第i-1和i时刻之间的时间间隔，dP_{m_max}和dP_{m_min}分别表示最大功率跟踪斜率上限和最大功率跟踪斜率下限；

在恒定有功功率控制模式下，有功功率参考值P_ref如下式所示：

式中，P_ord表示上级控制器下发的有功控制指令，s表示传递函数中复变量，T_{p_ord}表示通讯延时时间常数，P_m表示光伏方阵的最大输出功率，P_ref(i-1)、P_ref(i)分别表示第i-1和i个时刻的有功功率参考值，dt表示第i-1和i时刻之间的时间间隔，dP_{ord_max}和dP_{ord_min}分别表示有功控制斜率上限和有功控制斜率下限。

优选的，有功功率测量值P_mea如下式所示：

式中，P表示逆变器的有功功率，s表示传递函数中复变量，T_m表示测量时间常数；

有功电流指令I_{p_cmd}如下式所示：

式中，K_p表示比例积分PI调节器的比例常数，T_p表示比例积分PI调节器的积分常数，P_ref表示有功功率参考值，s表示传递函数中复变量，P_mea表示有功功率测量值；

所述有功电流指令I_{p_cmd}的约束条件如下式所示：

I_pmin≤I_{p_cmd}≤I_pmax (6)

式中，I_pmax表示逆变器的最大有功电流值，I_pmin表示逆变器的最小有功电流值。

优选的，所述无功类控制模型如下式所示：

在所述恒定功率因数模式下，无功功率参考值Q_ref如下式所示：