光伏并網逆變器辨識建模方法及應用.pdf

1、能源危機和氣候變化是當今全球面臨的主要挑戰(zhàn)之一。作為人類應對這些挑戰(zhàn)的努力,太陽能光伏產業(yè)應運而生。光伏并網逆變器作為太陽能光伏電池陣列與公共電網的接口裝置,是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件,在新能源的開發(fā)利用中起到了至關重要的作用,對其進行研究具有重要意義。建立光伏并網逆變器的數(shù)學模型,是一切研究工作的基礎。目前由逆變器供應商提供的數(shù)學模型都是基于機理建模法,通過大量簡化假設而得到的,使用方難以判斷其準確性,要通過逐個產品的驗證測試來修

2、正其模型,這對于設備使用方來說具有極大的難度,制約了分布式電源接入電力系統(tǒng)的建模、仿真、控制方法、電能質量等方面的研究與設計,因此迫切需要提出新的分布式電源逆變器建模方法來滿足新能源并網系統(tǒng)的理論分析與建設需求。針對光伏并網逆變器的建模問題,基于非線性系統(tǒng)辨識建模方法,較為深入地研究了不同光伏并網逆變器的建模問題,包括單相、三相光伏并網逆變器的辨識建模方法及三相光伏逆變器模型的系統(tǒng)仿真研究。
　　本文提出了單相光伏并網逆變器NAR

3、X模型的系統(tǒng)辨識方法。針對商用光伏并網逆變器的“黑箱”特征,以及現(xiàn)有的線性化建模方法無法解決逆變器的強非線性問題,將單相光伏并網逆變器視為“黑箱”,無需逆變器內部電路、功率開關器件等拓撲結構和參數(shù)及其控制系統(tǒng)的類型和邏輯關系,僅僅利用逆變器輸入-輸出兩側的外部測量數(shù)據(jù),基于NARX模型非線性系統(tǒng)辨識技術,可建立較為準確的數(shù)學模型,實現(xiàn)對商用光伏并網逆變器準確描述其動態(tài)特性的可能。辨識所得單相光伏并網逆變器NARX模型結構簡單,運算量小,

4、在模型的復雜性和模型的精確性方面取了很好的平衡,適用于電力系統(tǒng)對并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的調度、聯(lián)合運行與協(xié)調控制、隨機模擬等需要快速建模與簡單模型結構的研究領域。針對進一步提高辨識模型精度的問題,提出了基于Wiener模型的單相光伏并網逆變器模型辨識方法。方法基于非線性理論和離散時間方法,仍然將單相光伏并網逆變器視為“黑箱”,采集多時間階段、不同典型光照條件下單相光伏并網逆變器的輸入-輸出信息,辨識出與“黑箱”特性等價的單相光伏并網逆變器Wi

5、ener模型。最后在相同實驗條件下,對比分析了單相光伏并網逆變器Wiener模型與Hammerstein-Wiener模型以及本文第二章提出的NARX模型。結果表明,單相光伏并網逆變器Wiener模型及其辨識建模方法,能更好的反映實際單相光伏并網逆變器在不同天氣條件下的動態(tài)行為,具有更高的精確度與適應性,但模型相對復雜,運算量較大。適用于需要精確使用光伏并網逆變器模型的場合。光伏并網模式有單相模式和三相模式。辨識建模方法用于三相逆變器時

6、,輸入、輸出變量多,模型復雜,模型參數(shù)難以辨識。在單相光伏并網逆變器辨識建模方法的基礎上,提出了適用于三相光伏并網逆變器的非線性系統(tǒng)辨識建模方法。為了簡化三相逆變器的建模,對三相系統(tǒng)進行了簡化處理。在輸入端,選取輸入電壓電流作為輸入量;在輸出端,借鑒對稱三相電路的分析方法,任選一相有功無功輸出用于辨識,然后根據(jù)三相對稱關系進行重建。將辨識模型簡化為雙輸入雙輸出系統(tǒng),降低了辨識難度,對三相系統(tǒng)簡化后分別應用NARX模型和Wiener模型構