近年来光伏并网发电系统在全球范围内得到了快速的普及,在给我们提供绿色清洁能源的同时其对电网的稳定运行也带来了挑战。光伏并网发电系统模型的建立是研究其与电网以及电网中其它电力电子接口装置交互过程的关键。事实上,电力系统在规划、运行时通常需要对接入电网的光伏发电系统进行建模,通过仿真的手段以研究其输出特性及其对电网潜在的影响。然而在当前的电力系统分析中,由于信息的缺失,电网公司无法直接开发商用逆变器的模型,因此多数情况下依赖于厂商的提供。厂商则出于保密性的考虑,提供的模型通常细节信息有限,且其对应的控制参数往往还需根据实际应用场景进行针对性的校正。以上因素都直接或间接地导致了在实际工程应用中商用逆变器有效模型的缺乏。因此,建立可靠、准确的光伏并网发电系统模型具有重要的实际意义。为解决上述问题,本文对光伏并网逆变器在内部信息未知情况下的建模问题进行了研究,所得的模型可用于对其并网点电气特性的分析。具体研究内容和成果如下:1.分别研究了光伏并网发电系统工作于一般模式(单位功率因数输出)和无功/电压补偿模式下的建模问题。针对工作于一般模式的光伏并网发电系统,选择光照强度、温度、有功功率指令以及电网电压作为模型的输入变量,选择并网电流作为模型的输出变量。以传递函数作为模型结构,通过系统辨识的手段成功地得到了最终的传递函数模型。2.针对工作在无功/电压补偿模式下的光伏并网发电系统,选择电网电压为模型的输入变量,并网电流为模型的输出变量。以神经网络作为系统的模型结构,通过在电网电压上制造不同幅值的阶跃扰动以获取相应的电流响应数据,从而训练得到了对应的神经网络模型。3.以商用3kW的单相光伏并网逆变器为研究对象,基于实时数字仿真系统(Real-time digital simulator,RTDS)搭建了一个光伏并网发电系统功率硬件在环实验平台,对光伏逆变器的上述两种模式分别进行了模型建立和验证。结果表明,所得模型均能很好地拟合逆变器的输出特性,证明了该建模方法的有效性。此外,由于本文的建模方法无需知晓系统的内部信息,因此具有一定的通用性,对于研究其他电力电子接口设备的建模也具有一定的参考意义。
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