光伏并網(wǎng)逆變器辨識(shí)建模方法及應(yīng)用.pdf

1、能源危機(jī)和氣候變化是當(dāng)今全球面臨的主要挑戰(zhàn)之一。作為人類應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的努力,太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。光伏并網(wǎng)逆變器作為太陽(yáng)能光伏電池陣列與公共電網(wǎng)的接口裝置,是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件,在新能源的開(kāi)發(fā)利用中起到了至關(guān)重要的作用,對(duì)其進(jìn)行研究具有重要意義。建立光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型,是一切研究工作的基礎(chǔ)。目前由逆變器供應(yīng)商提供的數(shù)學(xué)模型都是基于機(jī)理建模法,通過(guò)大量簡(jiǎn)化假設(shè)而得到的,使用方難以判斷其準(zhǔn)確性,要通過(guò)逐個(gè)產(chǎn)品的驗(yàn)證測(cè)試來(lái)修

2、正其模型,這對(duì)于設(shè)備使用方來(lái)說(shuō)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(zhì)量等方面的研究與設(shè)計(jì),因此迫切需要提出新的分布式電源逆變器建模方法來(lái)滿足新能源并網(wǎng)系統(tǒng)的理論分析與建設(shè)需求。針對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器的建模問(wèn)題,基于非線性系統(tǒng)辨識(shí)建模方法,較為深入地研究了不同光伏并網(wǎng)逆變器的建模問(wèn)題,包括單相、三相光伏并網(wǎng)逆變器的辨識(shí)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(wǎng)逆變器NAR

3、X模型的系統(tǒng)辨識(shí)方法。針對(duì)商用光伏并網(wǎng)逆變器的“黑箱”特征,以及現(xiàn)有的線性化建模方法無(wú)法解決逆變器的強(qiáng)非線性問(wèn)題,將單相光伏并網(wǎng)逆變器視為“黑箱”,無(wú)需逆變器內(nèi)部電路、功率開(kāi)關(guān)器件等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)及其控制系統(tǒng)的類型和邏輯關(guān)系,僅僅利用逆變器輸入-輸出兩側(cè)的外部測(cè)量數(shù)據(jù),基于NARX模型非線性系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù),可建立較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)商用光伏并網(wǎng)逆變器準(zhǔn)確描述其動(dòng)態(tài)特性的可能。辨識(shí)所得單相光伏并網(wǎng)逆變器NARX模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)算量小,

4、在模型的復(fù)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(duì)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)度、聯(lián)合運(yùn)行與協(xié)調(diào)控制、隨機(jī)模擬等需要快速建模與簡(jiǎn)單模型結(jié)構(gòu)的研究領(lǐng)域。針對(duì)進(jìn)一步提高辨識(shí)模型精度的問(wèn)題,提出了基于Wiener模型的單相光伏并網(wǎng)逆變器模型辨識(shí)方法。方法基于非線性理論和離散時(shí)間方法,仍然將單相光伏并網(wǎng)逆變器視為“黑箱”,采集多時(shí)間階段、不同典型光照條件下單相光伏并網(wǎng)逆變器的輸入-輸出信息,辨識(shí)出與“黑箱”特性等價(jià)的單相光伏并網(wǎng)逆變器Wi

5、ener模型。最后在相同實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)比分析了單相光伏并網(wǎng)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(jié)果表明,單相光伏并網(wǎng)逆變器Wiener模型及其辨識(shí)建模方法,能更好的反映實(shí)際單相光伏并網(wǎng)逆變器在不同天氣條件下的動(dòng)態(tài)行為,具有更高的精確度與適應(yīng)性,但模型相對(duì)復(fù)雜,運(yùn)算量較大。適用于需要精確使用光伏并網(wǎng)逆變器模型的場(chǎng)合。光伏并網(wǎng)模式有單相模式和三相模式。辨識(shí)建模方法用于三相逆變器時(shí)

6、,輸入、輸出變量多,模型復(fù)雜,模型參數(shù)難以辨識(shí)。在單相光伏并網(wǎng)逆變器辨識(shí)建模方法的基礎(chǔ)上,提出了適用于三相光伏并網(wǎng)逆變器的非線性系統(tǒng)辨識(shí)建模方法。為了簡(jiǎn)化三相逆變器的建模,對(duì)三相系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)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(duì)稱三相電路的分析方法,任選一相有功無(wú)功輸出用于辨識(shí),然后根據(jù)三相對(duì)稱關(guān)系進(jìn)行重建。將辨識(shí)模型簡(jiǎn)化為雙輸入雙輸出系統(tǒng),降低了辨識(shí)難度,對(duì)三相系統(tǒng)簡(jiǎn)化后分別應(yīng)用NARX模型和Wiener模型構(gòu)