[发明专利]一种考虑功率控制影响的光伏发电系统稳定性分析方法

权利要求书

1.一种基于描述函数法考虑功率控制影响的光伏发电系统稳定性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取待分析的光伏发电系统的拓扑结构，建立数学模型；在稳态运行点对该数学模型线性化，计算系统稳定运行参数，得到小信号模型；

(2)基于步骤(1)得到的小信号模型，推导其传递函数G(s)；

(3)实时采集待分析的光伏发电系统的电流值和电压值，获得实时功率值；对基于扰动观察法的功率控制器建立数学模型如下：

其中，ε为电压扰动增量，T_P为功率调节周期，sgn(x)为符号函数，如果x≥0，sgn(x)＝1，如果x＜0，sgn(x)＝-1；P^ref为功率控制的参考值，P_n为按照扰动观察法在n时刻采集的功率值；DP_n为n时刻采集的功率值与第n-1时刻采集的功率值之差，Dv_n为n时刻采集的电压值与第n-1时刻采集的电压值之差，为电压控制参考值；

根据光伏组件的电压-功率运行特性，可将功率控制器数学模型化简为：

其中，v_MPP为最大功率点对应的电压值；

(4)步骤(3)中的符号函数sgn(x)采用描述函数表示；

(5)根据传递函数G(s)和描述函数N(A)，利用描述函数法对所述光伏发电系统的稳定性进行分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光伏系统中的dc/dc变换器经由LC滤波器滤波，滤波电感为L，滤波电容为C，相应的电感电流为i_L，电容电压为v_o，注入网络的输出电流为i_o；dc网络采用阻抗的形式等效，所述阻抗包括线阻抗；等效电感为L_s，等效电阻为R_s；步骤(1)中所述的光伏发电系统的数学模型为：

其中，C_pv是光伏面板的端口电容，i_pv和v_pv分别是光伏面板的输出电流和端电压，P_pv是光伏面板的输出功率，d是占空比；V_dc为直流网络电压；

在稳态运行点线性化得到小信号模型为：

其中，D^*分别为v_pv、i_L、v_o、i_o、d的稳态值，Δ表示小信号，ΔP_pv＝kΔv_pv，系数k通过下式计算：

其中，N_P和N_S是模组的并联数、串联数，I_sc和V_oc是光伏模组的短路电流和开路电压，V_t是端电压，a是等效二极管理想常数，G和G_N分别是实际辐照度和基准辐照度，T和T_N分别是实际温度和基准温度，K_I和K_V分别是电流和电压系数；

计算系统稳定性参数，可由下式计算：

在稳态运行点，或已知。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，Δ表示小信号，具体为：Δv_o为v_o的小信号，Δi_o为i_o的小信号，Δv_pv为v_pv的小信号，Δd为d的小信号，Δi_L为i_L的小信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，sgn(x)的描述函数表示为：

5.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，稳定性按照a、b、c依次递减：

a、G(s)的轨迹不包围的轨迹；

b、G(s)的轨迹与的轨迹相交；

c、G(s)的轨迹包围的轨迹。