[發(fā)明專利]一種基于線性自抗擾的孤島交流微電網(wǎng)二次頻率控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910369932.6
• 申請(qǐng)日: 2019-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN110048437A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉可真;和婧;茍家萁;劉通;王騫;盧濤;劉興琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 昆明潤(rùn)勤同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 付石健

本發(fā)明公開了一種基于線性自抗擾的孤島交流微電網(wǎng)二次頻率控制方法，以減小頻率的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行為目的，建立了含風(fēng)、光、柴、儲(chǔ)的孤島交流微電網(wǎng)模型，考慮需求響應(yīng)的影響，將線性自抗擾技術(shù)應(yīng)用到負(fù)荷頻率控制中，設(shè)計(jì)線性自抗擾控制器，采用線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器，對(duì)擴(kuò)張狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)估計(jì)，并將估計(jì)的擾動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償，從而達(dá)到快速消除擾動(dòng)、保持頻率穩(wěn)定的效果。本控制方法繼承了比例?積分微分(PID)控制器調(diào)試簡(jiǎn)便，易于使用的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)非線性、不確定、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)具有較好的控制品質(zhì)，能取得較好的解耦效果，從而使系統(tǒng)在未知的強(qiáng)擾作用下其魯棒性、適應(yīng)性增強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于孤島型交流微電網(wǎng)頻率控制技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種基于線性自抗擾的孤島交流微電網(wǎng)二次頻率控制方法。

背景技術(shù)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求迅速增長(zhǎng)，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷增大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端日益凸顯：成本高、運(yùn)行難度大。此外，由于化石能源的枯竭及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的高污染，以風(fēng)能、太陽(yáng)能等為代表的能源以其清潔和可再生的特性而得到了廣泛關(guān)注。然而分布式電源的接入使得電源與用戶側(cè)間的潮流由單向變?yōu)殡p向，大大增加了電網(wǎng)的復(fù)雜性和不確定性。微電網(wǎng)的提出能夠有效緩解分布式發(fā)電系統(tǒng)接入對(duì)電網(wǎng)的沖擊，有助于消納分布式電源、節(jié)能降耗、提高電能質(zhì)量。目前，微網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)領(lǐng)域利用可再生能源的有效技術(shù)和重要途徑。

由于可再生能源發(fā)電的間歇性、隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性，增加了微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)頻率控制上的復(fù)雜度，大大降低了微網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。儲(chǔ)能的充放電特性和時(shí)間耦合性使其常常被用于平抑可再生能源功率波動(dòng)及削峰填谷，儲(chǔ)能已經(jīng)成為微網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的核心單元。儲(chǔ)能設(shè)備雖然調(diào)節(jié)速度快，但具有容量限制。此外，一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)下垂系數(shù)的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)孤島頻率無靜差，但在線路呈阻性的低壓微網(wǎng)中，下垂控制難以取得令人滿意的控制效果。基于可再生能源的頻率響應(yīng)時(shí)間尺度大，不足以快速平抑單獨(dú)微電網(wǎng)的功率波動(dòng)。綜上所述，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行模式下的頻率穩(wěn)定控制有待于進(jìn)一步的研究討論，是微網(wǎng)頻率控制存在的研究難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：減小孤島交流微電網(wǎng)運(yùn)行過程中頻率的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)孤島交流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于線性自抗擾的孤島交流微電網(wǎng)二次頻率控制方法，包括以下步驟：

步驟10)建立孤島交流微電網(wǎng)系統(tǒng)模型；

步驟20)建立線性自抗擾控制器(LADRC)模型；

步驟30)將步驟20)中建立的線性自抗擾控制器模型加入至步驟10) 中建立的孤島交流微電網(wǎng)系統(tǒng)模型中，形成孤島交流微電網(wǎng)系統(tǒng)的二次頻率響應(yīng)控制模型；

步驟40)利用MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真試驗(yàn)，在不同擾動(dòng)情況下，驗(yàn)證孤島交流微電網(wǎng)系統(tǒng)的二次頻率響應(yīng)控制模型的有效性和魯棒性。

在步驟10)中，所述孤島交流微電網(wǎng)系統(tǒng)模型包括風(fēng)機(jī)(WTG)、光伏板 (PV)、柴油發(fā)電機(jī)(DEG)、燃料電池(FC)、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)、以及飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)(FESS)；所述孤島交流微電網(wǎng)系統(tǒng)的凈發(fā)電(Ps)是所述柴油發(fā)電機(jī)(DEG)的輸出功率(P_DEG)，所述風(fēng)機(jī)(WTG)的輸出功率(P_WTG)，所述光伏板 (PV)的輸出功率(P_PV)，所述燃料電池(FC)的輸出功率(P_FC)，所述蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)的交換能力(P_BESS)，以及所述飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)(FESS)的交換能力(P_FESS)的總和，如式(1)所示：

P_s＝P_WTG+P_DEG+P_PV+P_FC+P_BESS+P_FESS 式(1)