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一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法

文檔序號:6174181閱讀:305來源:國知局
一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,該方法包括以下步驟:設(shè)定所述光伏逆變器的帶辨識參數(shù);獲得帶辨識參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度;確定帶辨識參數(shù)中的主導(dǎo)參數(shù);設(shè)定擾動試驗方案,獲得擾動試驗數(shù)據(jù),預(yù)處理所述擾動試驗數(shù)據(jù);建立光伏逆變器仿真模型,進行參數(shù)辨識。該方法針對典型的光伏逆變器結(jié)構(gòu),提出其控制參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度定義方法,并設(shè)計不同的擾動試驗,確定控制器的主導(dǎo)參數(shù),利用現(xiàn)代參數(shù)辨識方法辨識主導(dǎo)參數(shù),從而得到光伏逆變器的準(zhǔn)確仿真模型。
【專利說明】一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)參數(shù)辨識領(lǐng)域的方法,具體講涉及一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法。
【背景技術(shù)】
[0002]系統(tǒng)辨識最先應(yīng)用于現(xiàn)代控制理論,利用被控制系統(tǒng)的輸入、輸出數(shù)據(jù),經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理后,估計出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。將系統(tǒng)辨識方法應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)備已有廣泛的應(yīng)用,如發(fā)電機、原動機。各類控制系統(tǒng)及負(fù)荷模型。系統(tǒng)辨識過程主要包括四個方面:建立模型、設(shè)計試驗及測試,辨識方法及應(yīng)用等。首先,建立模型可根據(jù)對被辨識系統(tǒng)的了解程度分為物理建模和辨識建模,其中,對被辨識系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)有一定了解并在此基礎(chǔ)上進行建模稱之為物理建模;對被辨識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)未知,而根據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)進行模型結(jié)構(gòu)辨識的稱之為辨識建模。其次,根據(jù)需要辨識的系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù),設(shè)計試驗,包括擾動信號的選擇、采樣方法和區(qū)段等,取得待辨識的試驗數(shù)據(jù)。最后,辨識方法及應(yīng)用,根據(jù)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定合適的辨識方法,如經(jīng)典辨識法、現(xiàn)代辨識法等;系統(tǒng)辨識中,等價準(zhǔn)則(即辨識方法)是核心問題,是衡量模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)品質(zhì)的指標(biāo)。
[0003]除了電力系統(tǒng)傳統(tǒng)元件建模外,隨著新能源發(fā)電接入系統(tǒng)容量的不斷增加,以及分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的逐步發(fā)展,包括光伏發(fā)電在內(nèi)的新能源發(fā)電的建模研究亟待解決。
[0004]典型的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣及并網(wǎng)光伏逆變器構(gòu)成,如圖1所示,光伏方陣將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能,逆變器隨之將直流電變換為交流電并入系統(tǒng)中。通常情況下光伏逆變器實現(xiàn)光伏方陣最大功率跟蹤控制、并網(wǎng)波形控制及安全保護控制等,在很大程度上反應(yīng)了光伏發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)特性,是其核心設(shè)備。并網(wǎng)光伏逆變器采用電力電子技術(shù)中的電壓源逆變電路結(jié)構(gòu),通過控制逆變器交流側(cè)電壓矢量來間接控制其輸出電流矢量,從而實現(xiàn)并網(wǎng)及網(wǎng)側(cè)有功功率和無功功率控制,如圖2所示。
[0005]在已知光伏逆變器模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,如何設(shè)計合理的擾動試驗,獲取試驗數(shù)據(jù),對光伏逆變器的控制參數(shù)進行辨識,從而得到光伏逆變器的準(zhǔn)確模型尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器參數(shù)辨識方法,該方法針對典型的光伏逆變器結(jié)構(gòu),提出其控制參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度定義方法,并設(shè)計不同的擾動試驗,確定控制器的主導(dǎo)參數(shù),利用現(xiàn)代參數(shù)辨識方法辨識主導(dǎo)參數(shù),從而得到光伏逆變器的準(zhǔn)確仿真模型。
[0007]實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為:
[0008]一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其改進之處在于:所述方法包括以下步驟:1、設(shè)定所述光伏逆變器的帶辨識參數(shù);
[0009]I1、獲得帶辨識參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度;
[0010]II1、確定帶辨識參數(shù)的主導(dǎo)參數(shù);[0011]IV、設(shè)定擾動試驗方案,獲得擾動試驗數(shù)據(jù);
[0012]V、建立光伏逆變器仿真模型,進行參數(shù)辨識。
[0013]進一步的,所述步驟I中光伏逆變器的帶辨識參數(shù)包括光伏逆變器直流電壓外環(huán)控制的PI控制參數(shù)Kp_udc、Ki_udc,有功電流內(nèi)環(huán)控制的PI控制參數(shù)Kp_id、Ki_id,無功電流內(nèi)環(huán)控制的PI控制參數(shù)Kp_iq、Ki_iq。
[0014]進一步的,所述步驟II包括設(shè)置擾動仿真,確定帶辨識參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度。
[0015]進一步的,所述動態(tài)軌跡靈敏度的確定方法包括,在擾動仿真中依次改變光伏逆變器的帶辨識參數(shù),獲得光伏逆變器輸出特性的變化量與控制參數(shù)變化量之比如下式(I):
【權(quán)利要求】
1.一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述方法包括以下步驟:1、設(shè)定所述光伏逆變器的帶辨識參數(shù); I1、獲得帶辨識參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度; II1、確定帶辨識參數(shù)的主導(dǎo)參數(shù); IV、設(shè)定擾動試驗方案,獲得擾動試驗數(shù)據(jù); V、建立光伏逆變器仿真模型,辨識參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述步驟I中光伏逆變器的帶辨識參數(shù)包括光伏逆變器直流電壓外環(huán)控制的PI控制參數(shù)Kp_udc、Ki_udc,有功電流內(nèi)環(huán)控制的PI控制參數(shù)Kp_id、Ki_id,無功電流內(nèi)環(huán)控制的PI控制參數(shù)Kp_iq、Ki_iq。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述步驟II包括設(shè)置擾動仿真,確定帶辨識參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述動態(tài)軌跡靈敏度的確定方法包括,在擾動仿真中依次改變光伏逆變器的帶辨識參數(shù),獲得光伏逆變器輸出特性的變化量與控制參數(shù)變化量之比如下式(I):
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述擾動仿真包括直流擾動和交流擾動; 所述直流擾動包括: 5301、瞬間改變光伏方陣輸入輻照度,至穩(wěn)定運行; 5302、瞬間改變光伏方陣工作溫度,至穩(wěn)定運行; 所述交流擾動包括: 5303、光伏逆變器工作在額定運行狀態(tài),改變光伏逆變器交流側(cè)電壓至alpha*Un,至穩(wěn)定運行; 其中,Un表示光伏逆變器交流側(cè)電壓額定值,alpha表示光伏逆變器交流側(cè)電壓跌落后的百分比。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述步驟III中主導(dǎo)參數(shù)的確定方法包括,根據(jù)所述步驟II獲得帶辨識參數(shù)的動態(tài)軌跡靈敏度,確定擾動仿真過程中所述動態(tài)軌跡靈敏度最大的參數(shù)為主導(dǎo)參數(shù),其他參數(shù)為非主導(dǎo)參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述步驟IV包括,獲得所述動態(tài)軌跡靈敏度最大時的擾動仿真,根據(jù)所述光伏逆變器的主導(dǎo)參數(shù),提出擾動試驗方案,通過擾動試驗系統(tǒng)進行擾動試驗,獲得擾動試驗數(shù)據(jù),并對擾動試驗數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。
8.如權(quán)利要求7所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述擾動試驗方案包括: 5401、設(shè)置被辨識光伏逆變器額定運行狀態(tài); 5402、根據(jù)擾動方案改變待辨識光伏逆變器一側(cè)的電壓,至被辨識逆變器穩(wěn)定運行; 5403、恢復(fù)所述電壓至被辨識逆變器穩(wěn)定運行; 所述擾動試驗系統(tǒng)包括依次連接的可控直流電源、被辨識光伏逆變器、單元升壓變壓器、網(wǎng)側(cè)電壓擾動裝置、電阻三和電網(wǎng)電壓源,所述電網(wǎng)電壓源接地;所述網(wǎng)側(cè)電壓擾動裝置包括電阻一、電阻二、開關(guān)一和開關(guān)二,所述電阻一分別連接所述單元升壓變壓器和電阻三,所述開關(guān)一并聯(lián)電阻一,所述電阻二一端通過開關(guān)二連接所述單元升壓變壓器,另一端接地; 所述擾動試驗數(shù)據(jù)包括所述可控直流電源和被辨識光伏逆變器之間的電壓電流瞬時值,及被辨識光伏逆變器和單元升壓變壓器之間的電壓電流瞬時值。
9.如權(quán)利要求7所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:預(yù)處理所述擾動試驗數(shù)據(jù),獲得進行參數(shù)辨識的動態(tài)數(shù)據(jù),所述預(yù)處理包括以下步驟: 5404、對測試數(shù)據(jù)進行低通濾波,濾除由于測試信號自身攜帶或測試過程中增加的高頻諧波分量;· 5405、提取基波正序分量,對測試的三相瞬時值進行基波正序分量提取; 5406、功率計算,根據(jù)計算得到的基波正序分量提取,計算光伏逆變器輸出的有功功率和無功功率; 5407、重采樣率,根據(jù)模型參數(shù)辨識的需要進行重新采樣,改變測試數(shù)據(jù)的采樣率以滿足需要。
10.如權(quán)利要求1所述的一種基于動態(tài)軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數(shù)辨識方法,其特征在于:所述步驟V包括,根據(jù)擾動試驗測試的動態(tài)數(shù)據(jù),建立光伏逆變器仿真模型,根據(jù)擾動試驗系統(tǒng),對光伏逆變器仿真模型和待辨識光伏逆變器同時進行擾動設(shè)置,運用準(zhǔn)則函數(shù)進行動態(tài)校核。
【文檔編號】G01R31/00GK103592528SQ201310384289
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】曲立楠, 陳寧, 朱凌志, 葛路明, 趙亮, 施濤, 錢敏慧, 趙大偉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院
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