[發明專利]基于魯棒控制的微電網系統電壓穩定控制方法

有效

• 申請號: 201410060769.2
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103825279A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 趙卓立;楊蘋;許志榮;尹旭;陳國璋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/38
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.基于魯棒控制的微電網系統電壓穩定控制方法，微電網系統的控制架構由系統控制層、集中控制層和就地控制層組成，其特征是，通過各層級間協調控制，實現微電網系統的能量優化與電壓和頻率穩定控制，具體包括以下步驟：

（1）建立感應電動機動態負荷模型并聯靜態負荷模型的綜合負荷模型，

所述靜態負荷模型為恒電流I、恒功率P、恒阻抗Z三類多項式負荷模型的加權組合，靜態負荷模型滿足：

P＝P₀[a_P(UU₀)²+b_p(UU₀)+c_p]

Q＝Q₀[a_q(UU₀)²+b_q(UU₀)+c_q]

其中

a_p+b_p+c_p＝1

a_q+b_q+c_q＝1

式中：U和U₀分別為實際電壓值和基準電壓值；P和Q分別為負荷端電壓為U時負荷吸收的功率；P₀和Q₀分別為負荷端電壓為U₀時負荷吸收的功率；系數a_p，b_p，c_p分別為恒阻抗、恒電流、恒功率負荷的有功功率占負荷總有功功率的百分比；a_q，b_q，c_q分別為恒阻抗、恒電流、恒功率負荷的無功功率占負荷總無功功率的百分比；

感應電動機動態負荷采用極坐標系下的3階機電暫態微分方程描述，其中機械負載特性取為轉速的二次函數，其數學模型為：

dEd′dt=-1T′[Ed′+(X-X′)Iq]-(ω-1)Eq′dEq′dt=-1T′[Eq′+(X-X′)Id]-(ω-1)Ed′dωdt=-12H[(Aω2+Bω+C)T0-(Ed′Id+Eq′Iq)]]]>

Id=1Rs2+X′2[Rs(Ud-Ed′)+X′(Uq-Eq′)]Iq=1Rs2+X′2[Rs(Uq-Eq′)-X′(Ud-Ed′)]]]>

其中

T′＝(X_r+X_m)/R_r

X＝X_s+X_m

X′＝X_s+X_mX_r/(X_m+X_r)

A+B+C＝1

式中：H為轉子的慣性常數；T₀為感應電動機機械負載率；ω為感應電動機同步角速度；A、B分別為與轉速的平方、一次方成比例的轉矩系數，C為恒轉矩系數；X_m為勵磁電抗；R_s為定子繞組的電阻；R_r為轉子繞組的電阻；X_s為定子繞組的漏抗；X_r為轉子的漏抗；I_d、I_q分別為感應電動機定子電流的d軸和q軸分量；U_d、U_q分別為感應電動機機端電壓的d軸和q軸分量；E′_d、E′_q分別為感應電動機暫態電勢的d軸和q軸分量；T′為感應電動機暫態電勢衰減時間常數；X′為感應電動機暫態電抗；

（2）建立柴油發電機交流無刷勵磁系統數學模型：

E·=AE+B1I+B2u]]>

y＝CE

E=EfdEq′Eq′′Ed′′,A=-1Tl0001Td0-1Td000cTd01Td0′′-cTd0-1Td0′′0000-1Tq0′′,]]>

B1=00-Xd-Xd′Td00-Xd′-Xd′′Td0′′-cXd-cXd′Td000-Xq′-Xq′′Tq0′′,B2=KlTl000,C=0100]]>

其中，E_fd為正比于發電機勵磁繞組電壓U_f的電動勢；E_q′為暫態電動勢；E_d″,E″_q分別為次暫態電動勢的直軸即d軸分量和橫軸即q軸分量；

T_l是交流勵磁機的時間常數，增益為K_l；T_d0為直軸開路暫態時常數；T″_d0為直軸開路次暫態時問常數;T″_q0為交軸開路次暫態時間常數;X_l＝X_d-X_ad；X_d為直軸同步電抗；X_d′為直軸瞬變電抗；X_d′′為直軸超瞬變電抗；X_q′交軸順便電抗；X_q′′為交軸超瞬變電抗；X_ad為直軸電樞反應電抗；

（3）為維持微電網在干擾下的電壓穩定，采用閉環控制系統控制就地控制層中柴油發電機；以步驟（1）所述綜合負荷模型為輸出擾動信號，以步驟（2）所述柴油發電機交流無刷勵磁系統數學模型為對象，針對外部干擾和微電網模型的不確定性，采用考慮加權的求解混合靈敏度問題的方法建立微電網電壓穩定魯棒控制器問題，基于“2—Riccati方程”求解電壓穩定魯棒控制器K，使電壓控制閉環系統穩定。