[發明專利]一種基于預測模型的直流電力彈簧控制方法

有效

• 申請號: 201910570562.2
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110212541B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 薛花;王育飛;任春雷;張宇華;欽佳南;董丙偉
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種基于預測模型的直流電力彈簧控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、基于直流電力彈簧主電路拓撲結構，得到LC濾波器的電感電流參考值；

S2、基于直流電力彈簧開關狀態的簡化模型，得到直流電力彈簧的離散預測模型；

S3、建立以LC濾波器的電感電流為控制變量的目標函數；

S4、結合LC濾波器的電感電流參考值以及離散預測模型，對目標函數進行求解，獲取直流電力彈簧開關狀態的最優解；

S5、根據直流電力彈簧開關狀態的最優解，控制單相DC/DC變換器中開關管的導通與關斷；

所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、基于直流電力彈簧主電路拓撲結構，根據KCL定律，得到：

其中，v_G表示直流微電網電源的電壓，v_pcc表示直流微電網母線電壓，V_ES表示直流電力彈簧的輸出電壓，i_L表示LC濾波器的電感電流，R表示線路阻抗，R_C表示關鍵負載電阻，C為濾波電容，表示微分算子，t表示時間；

S12、考慮直流電力彈簧的輸出電壓在一個采樣周期內不發生變化，即有：

根據直流微電網母線電壓參考值，得到LC濾波器的電感電流參考值為：

其中，i_Lref表示LC濾波器的電感電流參考值，v_pccref表示直流微電網母線電壓參考值；

所述步驟S2具體包括以下步驟：

S21、基于直流電力彈簧開關狀態的簡化模型，定義開關管導通為1、開關管關斷為0，得到直流電力彈簧的四種開關狀態：升壓狀態、第一續流狀態、降壓狀態和第二續流狀態；

S22、根據KVL定律和歐拉前向法，對四種開關狀態進行離散化整理，得到直流電力彈簧的離散預測模型；

所述直流電力彈簧的離散預測模型具體為：

其中，i_L(k)和i_L(k+1)分別表示k和k+1時刻LC濾波器的電感電流，T_s表示采樣時間，L為濾波電感，V_ES(k)和V_DC(k)分別表示k時刻直流電力彈簧的輸出電壓和儲能電池電壓；

所述步驟S3和S4中目標函數為：

J＝|i_L(k+1)-i_Lref|

其中，J為目標函數。

2.根據權利要求1所述的一種基于預測模型的直流電力彈簧控制方法，其特征在于，所述開關狀態具體是指單相DC/DC變換器中開關管的工作狀態，其中，單相DC/DC變換器包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管，所述第一開關管的輸入端分別與第二開關管的輸入端、儲能電池的正極連接，所述第一開關管的輸出端分別與LC濾波器電感的一端、第三開關管的輸入端連接，所述第三開關管的輸出端分別與第四開關管的輸出端、儲能電池的負極連接，所述第四開關管的輸入端分別與第二開關管的輸出端、LC濾波器電容的一端連接。

3.根據權利要求2所述的一種基于預測模型的直流電力彈簧控制方法，其特征在于，所述升壓狀態為第一開關管和第四開關管均導通，第二開關管和第三開關管均關斷；

所述第一續流狀態為第一開關管和第二開關管均導通，第三開關管和第四開關管均關斷；

所述降壓狀態為第二開關管和第三開關管均導通，第一開關管和第四開關管均關斷；

所述第二續流狀態為第三開關管和第四開關管均導通，第一開關管和第二開關管均關斷。

4.根據權利要求1所述的一種基于預測模型的直流電力彈簧控制方法，其特征在于，所述步驟S4和S5中直流電力彈簧開關狀態的最優解對應為目標函數的最小值。