一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法

2023-07-25 10:44:21

一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法
【專利摘要】本發明提供了一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，該方法包括以下步驟：設定所述光伏逆變器的帶辨識參數；獲得帶辨識參數的動態軌跡靈敏度；確定帶辨識參數中的主導參數；設定擾動試驗方案，獲得擾動試驗數據，預處理所述擾動試驗數據；建立光伏逆變器仿真模型，進行參數辨識。該方法針對典型的光伏逆變器結構，提出其控制參數的動態軌跡靈敏度定義方法，並設計不同的擾動試驗，確定控制器的主導參數，利用現代參數辨識方法辨識主導參數，從而得到光伏逆變器的準確仿真模型。
【專利說明】一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種系統參數辨識領域的方法，具體講涉及一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法。
【背景技術】
[0002]系統辨識最先應用於現代控制理論，利用被控制系統的輸入、輸出數據，經計算機數據處理後，估計出系統的數學模型。將系統辨識方法應用於電力系統中，傳統的系統設備已有廣泛的應用，如發電機、原動機。各類控制系統及負荷模型。系統辨識過程主要包括四個方面:建立模型、設計試驗及測試，辨識方法及應用等。首先，建立模型可根據對被辨識系統的了解程度分為物理建模和辨識建模，其中，對被辨識系統的物理結構有一定了解並在此基礎上進行建模稱之為物理建模；對被辨識系統結構未知，而根據動態數據進行模型結構辨識的稱之為辨識建模。其次，根據需要辨識的系統模型結構和參數，設計試驗，包括擾動信號的選擇、採樣方法和區段等，取得待辨識的試驗數據。最後，辨識方法及應用，根據模型結構和參數確定合適的辨識方法，如經典辨識法、現代辨識法等；系統辨識中，等價準則(即辨識方法)是核心問題，是衡量模型結構和參數品質的指標。
[0003]除了電力系統傳統元件建模外，隨著新能源發電接入系統容量的不斷增加，以及分布式發電和微電網的逐步發展，包括光伏發電在內的新能源發電的建模研究亟待解決。
[0004]典型的併網光伏發電系統由光伏方陣及併網光伏逆變器構成，如圖1所示，光伏方陣將太陽能轉換為直流電能，逆變器隨之將直流電變換為交流電併入系統中。通常情況下光伏逆變器實現光伏方陣最大功率跟蹤控制、併網波形控制及安全保護控制等，在很大程度上反應了光伏發電系統的動態特性，是其核心設備。併網光伏逆變器採用電力電子技術中的電壓源逆變電路結構，通過控制逆變器交流側電壓矢量來間接控制其輸出電流矢量，從而實現併網及網側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構的基礎上，如何設計合理的擾動試驗，獲取試驗數據，對光伏逆變器的控制參數進行辨識，從而得到光伏逆變器的準確模型尤為重要。

【發明內容】

[0006]為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器參數辨識方法，該方法針對典型的光伏逆變器結構，提出其控制參數的動態軌跡靈敏度定義方法，並設計不同的擾動試驗，確定控制器的主導參數，利用現代參數辨識方法辨識主導參數，從而得到光伏逆變器的準確仿真模型。
[0007]實現上述目的所採用的解決方案為:
[0008]一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其改進之處在於:所述方法包括以下步驟:1、設定所述光伏逆變器的帶辨識參數；
[0009]I1、獲得帶辨識參數的動態軌跡靈敏度；
[0010]II1、確定帶辨識參數的主導參數；[0011]IV、設定擾動試驗方案，獲得擾動試驗數據；
[0012]V、建立光伏逆變器仿真模型，進行參數辨識。
[0013]進一步的，所述步驟I中光伏逆變器的帶辨識參數包括光伏逆變器直流電壓外環控制的PI控制參數Kp_udc、Ki_udc，有功電流內環控制的PI控制參數Kp_id、Ki_id，無功電流內環控制的PI控制參數Kp_iq、Ki_iq。
[0014]進一步的，所述步驟II包括設置擾動仿真，確定帶辨識參數的動態軌跡靈敏度。
[0015]進一步的，所述動態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，獲得光伏逆變器輸出特性的變化量與控制參數變化量之比如下式(I):
【權利要求】
1.一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述方法包括以下步驟:1、設定所述光伏逆變器的帶辨識參數； I1、獲得帶辨識參數的動態軌跡靈敏度； II1、確定帶辨識參數的主導參數； IV、設定擾動試驗方案，獲得擾動試驗數據； V、建立光伏逆變器仿真模型，辨識參數。
2.如權利要求1所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述步驟I中光伏逆變器的帶辨識參數包括光伏逆變器直流電壓外環控制的PI控制參數Kp_udc、Ki_udc,有功電流內環控制的PI控制參數Kp_id、Ki_id,無功電流內環控制的PI控制參數Kp_iq、Ki_iq。
3.如權利要求1所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述步驟II包括設置擾動仿真，確定帶辨識參數的動態軌跡靈敏度。
4.如權利要求3所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述動態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，獲得光伏逆變器輸出特性的變化量與控制參數變化量之比如下式(I):
5.如權利要求4所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於: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，至穩定運行； 5302、瞬間改變光伏方陣工作溫度，至穩定運行； 所述交流擾動包括: 5303、光伏逆變器工作在額定運行狀態，改變光伏逆變器交流側電壓至alpha*Un，至穩定運行； 其中，Un表示光伏逆變器交流側電壓額定值，alpha表示光伏逆變器交流側電壓跌落後的百分比。
6.如權利要求1所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述步驟III中主導參數的確定方法包括，根據所述步驟II獲得帶辨識參數的動態軌跡靈敏度，確定擾動仿真過程中所述動態軌跡靈敏度最大的參數為主導參數，其他參數為非主導參數。
7.如權利要求1所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述步驟IV包括，獲得所述動態軌跡靈敏度最大時的擾動仿真，根據所述光伏逆變器的主導參數，提出擾動試驗方案，通過擾動試驗系統進行擾動試驗，獲得擾動試驗數據，並對擾動試驗數據進行預處理。
8.如權利要求7所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述擾動試驗方案包括: 5401、設置被辨識光伏逆變器額定運行狀態； 5402、根據擾動方案改變待辨識光伏逆變器一側的電壓，至被辨識逆變器穩定運行； 5403、恢復所述電壓至被辨識逆變器穩定運行； 所述擾動試驗系統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、網側電壓擾動裝置、電阻三和電網電壓源，所述電網電壓源接地；所述網側電壓擾動裝置包括電阻一、電阻二、開關一和開關二，所述電阻一分別連接所述單元升壓變壓器和電阻三，所述開關一併聯電阻一，所述電阻二一端通過開關二連接所述單元升壓變壓器，另一端接地； 所述擾動試驗數據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.如權利要求7所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:預處理所述擾動試驗數據，獲得進行參數辨識的動態數據，所述預處理包括以下步驟: 5404、對測試數據進行低通濾波，濾除由於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、重採樣率，根據模型參數辨識的需要進行重新採樣，改變測試數據的採樣率以滿足需要。
10.如權利要求1所述的一種基於動態軌跡靈敏度的光伏逆變器模型參數辨識方法，其特徵在於:所述步驟V包括，根據擾動試驗測試的動態數據，建立光伏逆變器仿真模型，根據擾動試驗系統，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置，運用準則函數進行動態校核。
【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 優先權日:2013年8月29日
【發明者】曲立楠, 陳寧, 朱凌志, 葛路明, 趙亮, 施濤, 錢敏慧, 趙大偉 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院