专利名称：一种通用的并网式光伏发电系统机电暂态模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通用的并网式光伏发电系统机电暂态模型，是一种光伏PV和电力系统分析领域中光伏发电系统的建模方法。属于电力系统输配电技术领域。
背景技术：
随着新能源、智能电网和微电网技术的发展，并网式光伏发电系统已经取得广泛的应用，并具有广阔的发展前景。在含光伏发电系统的电网动态分析中需要采用兼具精度和效率的暂态模型，在既往研究中，光伏发电系统模型通常采用两类模型一类是潮流模型，即将其建模成简单的功率源，不考虑其动态过程，这类模型常称为“潮流”模型，仅适用于潮流分析，而不能用于暂态分析。另一类是基于特定的光伏发电系统建立对应的电路或 电磁模型，严格体现光伏发电系统中具体的最大功率跟踪(MPPT)控制算法和逆变器电路及其控制逻辑，这类模型虽然能满足电网机电暂态分析要求，但其存在如下问题(1)由于光伏发电系统的内部结构(如单级或双级式)和控制方法(如各种不同的MPPT控制策略)因厂家不同而具体各异，导致其通用性差，需要对不同厂家、型号的光伏发电系统分别建模，工作量极大、效率低，也不切合实际；(2)所建模型的电路或电磁模型涉及各厂家专有的设备内部参数，这些内部参数有些属于商业机密，难以取得相关的模型参数，给建模带来困难；电路或电磁模型复杂，为保证精度，计算步长设置非常低，严重制约分析计算的速度，效率低。综上所述，根据目前的智能电网和微电网技术的发展，亟需设置通用的模型结构，以提高仿真分析的自动化水平和扩大计算规模。需要分析已有各类光伏发电系统的共性特征，并针对电力系统机电暂态仿真的需求，形成一种通用性的建模方法。
发明内容
本发明的目的，是为了提供一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，适用于大型电网系统机电暂态仿真。本发明的目的可以通过以下技术方案达到—种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型,其特征在于I)它包括光伏电池PV单元、最大功率跟踪MPPT单元、DC变换单元、直流链接单元、含电流内环控制的逆变器单元、逆变器外环控制单元和保护单元；2)光伏电池PV单兀输入端包括光照强度端和光伏电池温度参数输入端,其输出端连接DC变换单元的输入端、最大功率跟踪MPPT单元的电压输入端；DC变换单元的输出端连接光伏电池PV单元的电压输入端、通过开关连接直流链接单元的输入端、其输入端连接直流链接单元的电压输出端、最大功率跟踪MPPT单元的输出端；直流链接单元的输入端连接DC变换单元的一个输出端、含电流内环控制的逆变器单元的一个输出端、其输出端连接DC变换单元的一个输入端、逆变器外环控制单元的一个输入端；逆变器外环控制单元的输入端包括直流链接电压输入端、直流链接的直流侧输入功率输入端、直流链接电压输入端、有功功率输入端和无功功率输入端、无功功率参考值输入端，逆变器外环控制单元的输出端包括输出逆变器的轴电流分量参考值输出端；含电流内环控制的逆变器单元包括直流功率计算器、交流功率计算器、锁相环、逆变器和dq/abc变换器。进一步地，I)光伏电池PV单兀设有输入、输出量,二者之间的关系如表达式
权利要求
1.一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于 O它包括光伏电池PV单元、最大功率跟踪MPPT单元、DC变换单元、直流链接单元、含电流内环控制的逆变器单元、逆变器外环控制单元和保护单元； 2)光伏电池PV单元输入端包括光照强度端和光伏电池温度参数输入端，其输出端连接DC变换单元的输入端、最大功率跟踪MPPT单元的电压输入端；DC变换单元的输出端连接光伏电池PV单元的电压输入端、通过开关连接直流链接单元的输入端、其输入端连接直流链接单元的电压输出端、最大功率跟踪MPPT单元的输出端；直流链接单元的输入端连接DC变换单元的一个输出端、含电流内环控制的逆变器单元的一个输出端、其输出端连接DC变换单元的一个输入端、逆变器外环控制单元的一个输入端；逆变器外环控制单元的输入端包括直流链接电压输入端、直流链接的直流侧输入功率输入端、直流链接电压输入端、有功功率输入端和无功功率输入端、无功功率参考值输入端，逆变器外环控制单元的输出端包括输出逆变器的轴电流分量参考值输出端；含电流内环控制的逆变器单元包括直流功率计算器、交流功率计算器、锁相环、逆变器和dq/abc变换器。
2.根据权利要求I所述的一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于光伏电池PV单元设有输入、输出量，二者之间的关系如表达式
3.根据权利要求I所述的一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于最大功率跟踪MPPT单元设有输入、输出量，二者之间的关系如表达式
4.根据权利要求I所述的一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于DC变换单元设有输入、输出量，二者之间的关系包括二种情况， 第一种情况对应单级光伏发电系统，表达式为
5.根据权利要求I所述的一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于直流链接单元设有输入、输出量，二者之间的关系如表达式
6.根据权利要求I所述的一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于逆变器外环控制单元设有输入、输出量，二者之间的关系如表达式
7.根据权利要求I所述的一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于含电流内环控制的变流器单元设有输入、输出量，二者之间的关系采用传递函数描述，表达式为
全文摘要
本发明涉及一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，其特征在于它包括光伏电池PV单元、最大功率跟踪MPPT单元、DC变换单元、直流链接单元、含电流内环控制的逆变器单元、逆变器外环控制单元和保护单元；光伏电池PV单元输入端输入光照强度S、光伏电池温度参数T，其输出端向DC变换单元输出功率PV1、向最大功率跟踪MPPT单元输出最大功率点电压VPVM；DC变换单元向光伏电池PV单元输出端电压VPV1；最大功率跟踪MPPT单元输出功率点电压VPVM1；直流链接单元输入来自DC变换单元的直流侧功率PPV3。本发明可为现实中结构多样、形式各异和内部参数保密的并网光伏发电系统提供通用型的适用于机电暂态分析的数学模型，有利于在微网系统整体中分析、设计和控制各类并网光伏发电系统。
文档编号H02J3/38GK102842917SQ20121032872
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者孙浩, 谢小荣, 陈志刚, 董宜鹏, 刘志文, 夏文波, 徐龙博, 郝为瀚, 周钰, 成霞 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院, 清华大学