一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，该方法包括以下步骤：设定所述光伏逆变器的带辨识参数；获得带辨识参数的动态轨迹灵敏度；确定带辨识参数中的主导参数；设定扰动试验方案，获得扰动试验数据，预处理所述扰动试验数据；建立光伏逆变器仿真模型，进行参数辨识。该方法针对典型的光伏逆变器结构，提出其控制参数的动态轨迹灵敏度定义方法，并设计不同的扰动试验，确定控制器的主导参数，利用现代参数辨识方法辨识主导参数，从而得到光伏逆变器的准确仿真模型。
【专利说明】一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种系统参数辨识领域的方法，具体讲涉及一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法。
【背景技术】
[0002]系统辨识最先应用于现代控制理论，利用被控制系统的输入、输出数据，经计算机数据处理后，估计出系统的数学模型。将系统辨识方法应用于电力系统中，传统的系统设备已有广泛的应用，如发电机、原动机。各类控制系统及负荷模型。系统辨识过程主要包括四个方面:建立模型、设计试验及测试，辨识方法及应用等。首先，建立模型可根据对被辨识系统的了解程度分为物理建模和辨识建模，其中，对被辨识系统的物理结构有一定了解并在此基础上进行建模称之为物理建模；对被辨识系统结构未知，而根据动态数据进行模型结构辨识的称之为辨识建模。其次，根据需要辨识的系统模型结构和参数，设计试验，包括扰动信号的选择、采样方法和区段等，取得待辨识的试验数据。最后，辨识方法及应用，根据模型结构和参数确定合适的辨识方法，如经典辨识法、现代辨识法等；系统辨识中，等价准则(即辨识方法)是核心问题，是衡量模型结构和参数品质的指标。
[0003]除了电力系统传统元件建模外，随着新能源发电接入系统容量的不断增加，以及分布式发电和微电网的逐步发展，包括光伏发电在内的新能源发电的建模研究亟待解决。
[0004]典型的并网光伏发电系统由光伏方阵及并网光伏逆变器构成，如图1所示，光伏方阵将太阳能转换为直流电能，逆变器随之将直流电变换为交流电并入系统中。通常情况下光伏逆变器实现光伏方阵最大功率跟踪控制、并网波形控制及安全保护控制等，在很大程度上反应了光伏发电系统的动态特性，是其核心设备。并网光伏逆变器采用电力电子技术中的电压源逆变电路结构，通过控制逆变器交流侧电压矢量来间接控制其输出电流矢量，从而实现并网及网侧有功功率和无功功率控制，如图2所示。
[0005]在已知光伏逆变器模型结构的基础上，如何设计合理的扰动试验，获取试验数据，对光伏逆变器的控制参数进行辨识，从而得到光伏逆变器的准确模型尤为重要。
【发明内容】
[0006]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器参数辨识方法，该方法针对典型的光伏逆变器结构，提出其控制参数的动态轨迹灵敏度定义方法，并设计不同的扰动试验，确定控制器的主导参数，利用现代参数辨识方法辨识主导参数，从而得到光伏逆变器的准确仿真模型。
[0007]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0008]一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其改进之处在于:所述方法包括以下步骤:1、设定所述光伏逆变器的带辨识参数；
[0009]I1、获得带辨识参数的动态轨迹灵敏度；
[0010]II1、确定带辨识参数的主导参数；[0011]IV、设定扰动试验方案，获得扰动试验数据；
[0012]V、建立光伏逆变器仿真模型，进行参数辨识。
[0013]进一步的，所述步骤I中光伏逆变器的带辨识参数包括光伏逆变器直流电压外环控制的PI控制参数Kp_udc、Ki_udc，有功电流内环控制的PI控制参数Kp_id、Ki_id，无功电流内环控制的PI控制参数Kp_iq、Ki_iq。
[0014]进一步的，所述步骤II包括设置扰动仿真，确定带辨识参数的动态轨迹灵敏度。
[0015]进一步的，所述动态轨迹灵敏度的确定方法包括，在扰动仿真中依次改变光伏逆变器的带辨识参数，获得光伏逆变器输出特性的变化量与控制参数变化量之比如下式(I):
【权利要求】
1.一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:1、设定所述光伏逆变器的带辨识参数； I1、获得带辨识参数的动态轨迹灵敏度； II1、确定带辨识参数的主导参数； IV、设定扰动试验方案，获得扰动试验数据； V、建立光伏逆变器仿真模型，辨识参数。
2.如权利要求1所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述步骤I中光伏逆变器的带辨识参数包括光伏逆变器直流电压外环控制的PI控制参数Kp_udc、Ki_udc,有功电流内环控制的PI控制参数Kp_id、Ki_id,无功电流内环控制的PI控制参数Kp_iq、Ki_iq。
3.如权利要求1所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述步骤II包括设置扰动仿真，确定带辨识参数的动态轨迹灵敏度。
4.如权利要求3所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述动态轨迹灵敏度的确定方法包括，在扰动仿真中依次改变光伏逆变器的带辨识参数，获得光伏逆变器输出特性的变化量与控制参数变化量之比如下式(I):
5.如权利要求4所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述扰动仿真包括直流扰动和交流扰动； 所述直流扰动包括: 5301、瞬间改变光伏方阵输入辐照度，至稳定运行； 5302、瞬间改变光伏方阵工作温度，至稳定运行； 所述交流扰动包括: 5303、光伏逆变器工作在额定运行状态，改变光伏逆变器交流侧电压至alpha*Un，至稳定运行； 其中，Un表示光伏逆变器交流侧电压额定值，alpha表示光伏逆变器交流侧电压跌落后的百分比。
6.如权利要求1所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述步骤III中主导参数的确定方法包括，根据所述步骤II获得带辨识参数的动态轨迹灵敏度，确定扰动仿真过程中所述动态轨迹灵敏度最大的参数为主导参数，其他参数为非主导参数。
7.如权利要求1所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述步骤IV包括，获得所述动态轨迹灵敏度最大时的扰动仿真，根据所述光伏逆变器的主导参数，提出扰动试验方案，通过扰动试验系统进行扰动试验，获得扰动试验数据，并对扰动试验数据进行预处理。
8.如权利要求7所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述扰动试验方案包括: 5401、设置被辨识光伏逆变器额定运行状态； 5402、根据扰动方案改变待辨识光伏逆变器一侧的电压，至被辨识逆变器稳定运行； 5403、恢复所述电压至被辨识逆变器稳定运行； 所述扰动试验系统包括依次连接的可控直流电源、被辨识光伏逆变器、单元升压变压器、网侧电压扰动装置、电阻三和电网电压源，所述电网电压源接地；所述网侧电压扰动装置包括电阻一、电阻二、开关一和开关二，所述电阻一分别连接所述单元升压变压器和电阻三，所述开关一并联电阻一，所述电阻二一端通过开关二连接所述单元升压变压器，另一端接地； 所述扰动试验数据包括所述可控直流电源和被辨识光伏逆变器之间的电压电流瞬时值，及被辨识光伏逆变器和单元升压变压器之间的电压电流瞬时值。
9.如权利要求7所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:预处理所述扰动试验数据，获得进行参数辨识的动态数据，所述预处理包括以下步骤: 5404、对测试数据进行低通滤波，滤除由于测试信号自身携带或测试过程中增加的高频谐波分量；· 5405、提取基波正序分量，对测试的三相瞬时值进行基波正序分量提取； 5406、功率计算，根据计算得到的基波正序分量提取，计算光伏逆变器输出的有功功率和无功功率； 5407、重采样率，根据模型参数辨识的需要进行重新采样，改变测试数据的采样率以满足需要。
10.如权利要求1所述的一种基于动态轨迹灵敏度的光伏逆变器模型参数辨识方法，其特征在于:所述步骤V包括，根据扰动试验测试的动态数据，建立光伏逆变器仿真模型，根据扰动试验系统，对光伏逆变器仿真模型和待辨识光伏逆变器同时进行扰动设置，运用准则函数进行动态校核。
【文档编号】G01R31/00GK103592528SQ201310384289
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】曲立楠, 陈宁, 朱凌志, 葛路明, 赵亮, 施涛, 钱敏慧, 赵大伟 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院