[發(fā)明專利]一種基于自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃的直流微電網(wǎng)控制方法

有效

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• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107508275B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳霞;閆林芳;石夢璇;孫海順
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

本發(fā)明公開了一種基于自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃的直流微電網(wǎng)控制方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一次控制單元和二次控制單元；該方法包括一次控制和二次控制；一次控制采用傳統(tǒng)的下垂控制；二次控制包括穩(wěn)態(tài)電壓偏差控制和多源負(fù)荷均流控制，均采用自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)，使得分布式電源出口的穩(wěn)態(tài)電壓誤差在要求精度以內(nèi)，提升系統(tǒng)的電壓水平；同時使得分布式電源的輸出功率平均分配，減少環(huán)流在電力電子器件內(nèi)部的能量損耗。本發(fā)明彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的固定下垂系數(shù)控制無法適應(yīng)系統(tǒng)中線路阻抗以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化的缺陷，同時自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃控制器，不需要對非線性系統(tǒng)建立精確地模型，僅需要通過外界的評價信號進(jìn)行就可以實(shí)現(xiàn)在線自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃的直流微電網(wǎng)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微電網(wǎng)是分布式能源發(fā)展下的一種應(yīng)用模式，其中包括了分布電源，系統(tǒng)負(fù)荷，儲能裝置和變流器。微電網(wǎng)是大系統(tǒng)交流電網(wǎng)的一部分，可并網(wǎng)運(yùn)行向系統(tǒng)注入可再生能源產(chǎn)生的能量，也可在孤網(wǎng)狀態(tài)下獨(dú)立運(yùn)行作為源為負(fù)荷供電。隨著風(fēng)電、太陽能能直流微源的容量逐步增大以及直流負(fù)荷的發(fā)展，直流微電網(wǎng)的相對于交流微電網(wǎng)的優(yōu)勢逐步體現(xiàn)出來。交流微電網(wǎng)中的發(fā)電單元需要經(jīng)過DC-DC、DC-AC、AC-DC等變流器接入大系統(tǒng)或負(fù)荷。而直流微電網(wǎng)不需要大量的電力電子變換器件，減少了能量的轉(zhuǎn)換次數(shù)，提高電能轉(zhuǎn)換效率，減少了變流器中的能量損耗。直流微源經(jīng)過DC-DC直接連接到直流母線上，不需要面對交流微源中相位、頻率的同步問題，增加了系統(tǒng)的安全可靠和可控性。直流微網(wǎng)中需要維持直流母線電壓的恒定，不同微源間負(fù)荷分配取決于電流。

直流微電網(wǎng)中各分布電源通過變流器并聯(lián)接在直流母線上。這種并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)增大了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性。當(dāng)存在多個供電源時，如何自動的分配功率以及維持母線電壓的穩(wěn)定是控制運(yùn)行主要面對的問題。傳統(tǒng)的下垂控制是一種有效的控制方法，可以通過靈活的設(shè)置下垂系數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同微源間的均流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功率分配。

下垂控制的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡單，不需要額外的通信便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)功率分配控制。但是其缺點(diǎn)也比較明顯，引入虛擬阻抗在實(shí)現(xiàn)多源均流的同時會導(dǎo)致直流母線的電壓跌落。而且固定的下垂系數(shù)計(jì)算過程中需要不斷的調(diào)整，固定后也無法跟隨系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)的變化而做出調(diào)整。當(dāng)網(wǎng)內(nèi)接入的分布式電源較多時，矩陣維度增加，也提高了確定下垂系數(shù)的困難。

自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃(Adaptive Dynamic Programming,ADP)，在人工智能和控制領(lǐng)域的新型的一種最優(yōu)化算法。其基于貝爾曼最優(yōu)性原理，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代函數(shù)逼近來近似哈密頓-雅克比-貝爾曼(Hamilton-Jacobi-Bellman，HJB)方程來求解動態(tài)規(guī)劃的問題。ADP來自于時間向前的DP方法，成功克服“維數(shù)災(zāi)”問題，在解決非線性控制領(lǐng)域的優(yōu)化控制問題方面有優(yōu)異效果。啟發(fā)式自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃(HDP)是自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃算法的一種具體實(shí)行結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部包含用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的兩個網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部存在層次連接關(guān)系，其中不同層次中的網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值需要進(jìn)行初始化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃的直流微電網(wǎng)控制方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：