[發明專利]一種基于無擾動切換的微網多目標運行的優化控制方法

有效

• 申請號: 201811409880.2
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109560572B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 吳瑩;吳彥鵬
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種基于無擾動切換的微網多目標運行的優化控制方法，步驟一：對于多模態運行的切換系統，每個運行模態都有各自的控制器；步驟二：尋找一個容許控制α^*(t)，基于最優控制理論使性能指標函數(3)取為極小值；步驟三：孤島運行模式的控制目標是抑制環流的同時均分功率；步驟四：考慮微網并網運行模態下的運行目標，設計相應的模態控制器，并且從孤島運行模態切換到并網運行模態時的無擾動切換補償控制器；本發明設計的無擾動切換補償控制器可以保證系統的穩定性和平滑連續的暫態性能。

技術領域

本發明涉及電力電子、通信及控制技術領域，特別涉及一種基于無擾動切換的微網多目標運行的優化控制方法。

背景技術

微網技術(Microgrid)作為一項新技術可以消納更多的可再生能源，并且可以聯合電力電子裝置的靈活性，結合先進的控制技術和網絡技術，形成更高效更綠色的發電方式，是解決未來世紀能源和環境問題的關鍵技術之一，是實現能源互聯網的關鍵節點。微網技術的發展對我國調整能源結構、保護環境、解決農村用能及邊遠地區用電、進行生態建設以及傳統電網向智能電網的過渡等均具有重要意義。國家能源局在2017年的《規劃》新聞發布會上明確指出清潔低碳能源將是能源供應增量的主體，提出了實現2020年非化石能源消費占比 15％和2030年非化石能源消費占比20％的戰略目標，中國微網的增量市場將達到200億元-300億元。因此，微網作為未來智能電網發展的重要一環，是我國進一步提高清潔能源滲透率和利用效率，改善能源結構轉型的重要載體，對解決可再生能源的大規模接入問題和對負荷多種能源形式的高可靠持續供給問題，實現能源消費高效化、低碳化和清潔化目標有重要的社會和經濟意義。

微網是包括分布式能源(例如微型燃氣輪機、燃料電池和PV等)、儲能裝置(飛輪、儲能電容和電池)和柔性負荷的低壓配電系統。它運行模態多，既可以以非自治方式與外部電網并網運行，又可以以自治方式孤島運行，同時存在多種暫態(并網運行切換到孤島運行、孤島運行切換到并網運行)，因此，只有實現各類微源在復雜動態微網環境中的分布式協同控制，以確保微網多目標下的多模態多暫態穩定運行，才能提供微網多樣化多目標的高質量供電服務，從而確保微網運行的經濟性、環保性、穩定性、可靠性和動態性能，最大限度的發揮可再生能源的能力。

發明內容

為了解決微網系統多模態穩定運行的問題，保證微網模態切換的穩定性及切換過程中連續平滑的暫態性能，本發明的目的是提出一種基于無擾動切換的微網多目標運行的優化控制方法，針對微網不同運行模態的系統結構和控制目標，并采用無擾動切換控制方法設計無擾動補償控制器實現微網并網運行和孤島運行模態間的無擾動切換，保證切換時連續和平滑的暫態性能，解決微網多模態穩定運行的同時設計無擾動切換補償控制器，實現多個控制器在模態切換時的連續性和協同性，提高切換時的暫態性能，真正達到模態間的無縫和平滑切換。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于無擾動切換的微網多目標運行的優化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：對于多模態運行的切換系統，每個運行模態都有各自的控制器，對子系統i而言，控制器的狀態方程如下：

其中x(t)∈Rⁿ是控制器i的狀態向量，y(t)∈R^q是被控對象的輸出，u_i(t) 是控制器的輸出，r∈R^p是要被跟蹤的參考信號。A_i B_i C_i D_i是控制器i 的系統矩陣；

為了實現無擾動切換，保證活躍模態切換到休眠模態時的連續性，考慮休眠模態控制器的狀態方程如下：

其中α(t)∈R^p是無擾動切換補償器，保證切換時控制的連續；