一種基于滑?？刂频奈⒕W(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于滑模控制的微網(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法，包括以下步驟：1)分析兩分布式電源DG微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，計(jì)算微網(wǎng)內(nèi)部潮流；2)每個(gè)DG給母線提供有功P和無功功率Q；3)針對(duì)相角下垂控制，得到動(dòng)態(tài)方程；4)通過電壓-無功功率下垂控制，設(shè)計(jì)電壓幅值控制器；5)為了提高下垂控制的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)補(bǔ)償控制器；6)應(yīng)用滑?？刂品椒ㄔO(shè)計(jì)控制器，首先設(shè)計(jì)切換函數(shù)，其次設(shè)計(jì)滑動(dòng)模態(tài)控制律。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有能夠有效的提高微網(wǎng)個(gè)分布式電源間的功率分配精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于滑?？刂频奈⒕W(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微網(wǎng)下垂控制設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于滑?？刂频奈⒕W(wǎng)下垂控 制優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備（蓄電池、高速飛輪等）一起可組合成微型電網(wǎng)（簡稱微 網(wǎng)）向關(guān)鍵負(fù)荷高質(zhì)量地不間斷供電。微網(wǎng)既可以作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)滿足用戶側(cè)需求， 又可以與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，提高供電可靠性，具有較強(qiáng)的靈活性和可調(diào)度性。
[0003] 為了滿足微網(wǎng)內(nèi)部用戶用電的不間斷的需求，微網(wǎng)需要在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)和孤島狀態(tài)進(jìn) 行自由地?zé)o縫切換?，F(xiàn)有技術(shù)中提出的雙模式逆變器，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行采用PQ電流控制、獨(dú)立運(yùn) 行采用v-f控制，現(xiàn)有技術(shù)中還采用主從控制與下垂控制結(jié)合的方法，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用PQ 控制，孤島運(yùn)行采用下垂控制，通過聯(lián)網(wǎng)和孤島情況下采用不同的控制策略來實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)運(yùn) 行狀態(tài)的切換，由于孤島檢測延時(shí)和通訊延時(shí)會(huì)導(dǎo)致切換過程失敗?，F(xiàn)有技術(shù)采用下垂控 制方法，下垂控制由于只需要利用本地信息，且在不同的運(yùn)行狀態(tài)下不需要改變控制方法， 微網(wǎng)中大量采用下垂控制來提高穩(wěn)定性和可靠性，并可實(shí)現(xiàn)一個(gè)完全自治的系統(tǒng)。但是傳 統(tǒng)的下垂控制的缺點(diǎn)明顯，不同運(yùn)行狀態(tài)下頻率不同導(dǎo)致控制性能較差，線路阻抗不匹配 導(dǎo)致功率均分效果差，穩(wěn)定裕度低，不能有效的運(yùn)行在微網(wǎng)所有的狀態(tài)。基于下垂控制方法 的微網(wǎng)穩(wěn)定性可以通過補(bǔ)償控制或者自適應(yīng)下垂參數(shù)控制來提高，但穩(wěn)定性的提高帶來頻 率調(diào)整的范圍減小，功率分配精度變差。為了提高下垂控制中功率分配精度，有效的方法就 是用功角-有功功率下垂來替代頻率-有功功率下垂，功角下垂最主要的優(yōu)點(diǎn)就是可以使 頻率為一個(gè)恒值，但是會(huì)帶來系統(tǒng)穩(wěn)定裕度低的問題，特別是在功角較大的時(shí)候。在現(xiàn)有技 術(shù)中還提出一個(gè)利用通信網(wǎng)絡(luò)的集中控制策略，可以在線調(diào)整功角給定值。但是，在利用本 地信息進(jìn)行分散控制的自治微網(wǎng)中嵌入通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)集中控制器的數(shù)據(jù)交換，推廣性不 大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于滑?？刂?的微網(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法，針對(duì)分布式電源通過逆變器組成的微網(wǎng)采用下垂控制時(shí)穩(wěn)定裕 度低和功率分配精度不夠的問題，提出來通過采用相角和頻率下垂控制環(huán)級(jí)聯(lián)的方式，滿 足功率均分精度，應(yīng)用滑?？刂品椒ㄔO(shè)計(jì)一個(gè)非線性控制器，為電壓環(huán)提供一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)， 增加了系統(tǒng)魯棒性，從而保證系統(tǒng)能在大擾動(dòng)情況下保持穩(wěn)定。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種基于滑模控制的微網(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 1)分析兩分布式電源DG微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，計(jì)算微網(wǎng)內(nèi)部潮流；
[0008] 2)每個(gè)DG給母線提供有功P和無功功率Q分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于滑?？刂频奈⒕W(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 分析兩分布式電源DG微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，計(jì)算微網(wǎng)內(nèi)部潮流； 2) 每個(gè)DG給母線提供有功P和無功功率Q分別為：
其中，E為DG輸出電壓幅值，八為公共連接點(diǎn)PCC電壓幅值，R為傳輸電阻，X為傳輸 電抗，SDe為DG功角； 3) 針對(duì)相角下垂控制，得到動(dòng)態(tài)方程如下
其中，S為電壓源型逆變器VSC功角，《為VSC角頻率，Kd為功率-功角下垂參數(shù)，Kf 為功率-角頻率下垂參數(shù)，Kp為功率環(huán)積分增益，《 為給定角頻率、S為給定功角、Psrt 為給定功率； 4) 通過電壓-無功功率下垂控制，設(shè)計(jì)電壓幅值控制器； 5) 為了提高下垂控制的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)補(bǔ)償控制器，其狀態(tài)方程如下
ai= _KpKfKd，a2= _KfKp，a3= _Kp; 6) 應(yīng)用滑?？刂品椒ㄔO(shè)計(jì)控制器，首先設(shè)計(jì)切換函數(shù)，其次設(shè)計(jì)滑動(dòng)模態(tài)控制律。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滑?？刂频奈⒕W(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法，其特征在于， 所述的電壓幅值控制器包括依次連接的電壓-無功功率下垂控制模塊和低通濾波器，所述 的電壓-無功功率下垂控制模塊根據(jù)每個(gè)DG的容量來成線性比例的分配無功功率，下垂控 制后得到的電壓指令經(jīng)過低通濾波器后得到電壓幅值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于滑?？刂频奈⒕W(wǎng)下垂控制優(yōu)化方法，其特征在于， 所述的應(yīng)用滑模控制方法設(shè)計(jì)控制器具體為： 1) 設(shè)計(jì)切換函數(shù)s(X) =cx，其中c為具有設(shè)定維數(shù)的常數(shù)矩陣； 2) 設(shè)計(jì)滑動(dòng)模態(tài)控制律u=ue(1+us，Urai的作用是等效控制將系統(tǒng)保持在滑模面上，Us 的作用是切換控制迫使系統(tǒng)狀態(tài)在滑模面上滑動(dòng)，使到達(dá)條件^<0得到滿足，從而在切換 面上形成滑動(dòng)模態(tài)區(qū)。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104505847SQ201410851863
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】符楊, 米陽, 李東東, 夏洪亮 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院