[发明专利]基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法

权利要求书

1.一种基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选择电网中任意一个节点为虚拟平衡节点，所有节点初始电压设为1，谐振网络的工作频率设为50Hz，采集每一个分布式电源的输入电压、输出功率，电网的输出电压，设定输出功率与工作频率之间的下垂系数m，输出功率与输入电压之间的下垂系数n，确定耦合机构的线圈内阻；

(2)计算载荷功率，并对电网进行潮流计算，确定互感参数上限和下限；

(3)根据互感参数上限和下限确定互感值范围，取互感值范围的中间值为设计的互感值参数；

(4)计算虚拟平衡节点的输出功率P_s，若P_sε，则执行步骤(5)，否则更新工作频率f和每一个分布式电源的输出功率P_G，重新执行步骤(2)；ε为输出功率阈值；

(5)计算变换器电压U_B，根据电压U_B与输出功率P_s之间的下垂关系计算分布式电源发出的输出功率P_G；

(6)计算谐振网络完全补偿下导致的频率偏移确定耦合系数，以及最终的电网的输出电压、电网的传输效率和电网最佳负载；

(7)再次对电网进行潮流计算，计算系统最大效率时系统的输出功率P_OUT，若|P_OUT|ε，则根据电压增益、耦合系数、互感值确定电网自感与耦合系数的关系；否则更新虚拟平衡节点电压，更新电网工作频率，以及分布式电源额定无功功率，重新执行步骤(2)。

2.根据权利要求1所述的基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法，其特征在于：所述的分布式电源的输入电压V₁为：

V₁＝I₁R₁-jωMI₂

I₁为分布式电源的输入电流，R₁为分布式电源的电阻，ω电网的固有谐振角频率，j为电网的虚部，M为互感系数，I₂为补偿机构的输出电流；

jωMI₂＝I₂(R₂+R_Le)

R₂为补偿机构的电阻，R_Le为补偿机构的最佳负载；

V₂＝I₂R_Le

V₂为补偿机构的输出电压。

3.根据权利要求2所述的基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法，其特征在于：电网的输出电压V₀为：

D为分布式电源与补偿机构的最短直线距离。

4.根据权利要求3所述的基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法，其特征在于：

虚拟平衡节点承担的输出功率P_s为：

P_s＝Re(V_s∑I_s^*)-P_GS+P_LS

其中V_s为虚拟平衡节点电压，I_s为与虚拟平衡节点连接支路的电流，P_GS接有虚拟平衡节点的分布式电源的功率，P_LS为载荷功率。

5.根据权利要求4所述的基于电网潮流的电力耦合系统互感和自感设计方法，其特征在于：在谐振网络完全补偿的情况下，最终的电网的输出电压V₀为

R_L为Buck-boost的开关管的虚拟电阻；

电网的传输效率为：

η为系统效率，P_OUT为系统输出功率；

电网最佳负载为：