[發(fā)明專利]一種基于預(yù)測(cè)模型的直流電力彈簧控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910570562.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN110212541B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛花;王育飛;任春雷;張宇華;欽佳南;董丙偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J3/12
• 分類號(hào): H02J3/12;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發(fā)明涉及一種基于預(yù)測(cè)模型的直流電力彈簧控制方法，包括步驟：S1、基于直流電力彈簧主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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(guān)狀態(tài)的簡(jiǎn)化模型，得到直流電力彈簧的離散預(yù)測(cè)模型；S3、建立以LC濾波器的電感電流為控制變量的目標(biāo)函數(shù)；S4、結(jié)合LC濾波器的電感電流參考值以及離散預(yù)測(cè)模型，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，獲取直流電力彈簧開關(guān)狀態(tài)的最優(yōu)解；S5、根據(jù)直流電力彈簧開關(guān)狀態(tài)的最優(yōu)解，控制單相DC/DC變換器中開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用預(yù)測(cè)模型，并建立以電感電流為控制變量的目標(biāo)函數(shù)，通過實(shí)時(shí)信息修正直流電力彈簧開關(guān)狀態(tài)，具有算法簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流電力彈簧控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于預(yù)測(cè)模型的直流電力彈簧控制方法。

背景技術(shù)

隨著越來越多的新能源分布式電源接入微電網(wǎng)，微電網(wǎng)的電壓波動(dòng)問題也隨之凸顯出來，傳統(tǒng)方法是通過安裝無功補(bǔ)償器或蓄電池，以解決該問題，但無功補(bǔ)償器對(duì)安裝地點(diǎn)有嚴(yán)格要求，而蓄電池的造價(jià)高、壽命短，因此提出了電力彈簧的概念：利用變換器將非關(guān)鍵負(fù)載接入微電網(wǎng)中，通過調(diào)節(jié)非關(guān)鍵負(fù)載的端電壓來控制關(guān)鍵負(fù)載的有功和無功，進(jìn)而保證微電網(wǎng)母線電壓的穩(wěn)定。

電力彈簧分為交流電力彈簧與直流電力彈簧，相比于交流電力彈簧，直流電力彈簧(Direct?Current?Electric?String，DCES)能更好地兼容新能源分布式電源，如圖1所示，直流電力彈簧的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括關(guān)鍵負(fù)載R_C、非關(guān)鍵負(fù)載R_NC、線路阻抗R、直流微電網(wǎng)電源(其電壓為v_G)、LC濾波器(由電感L和電容C串聯(lián)組成)、單相DC/DC變換器(由開關(guān)管S₁、S₂、S₃和S₄組成)和儲(chǔ)能電池(其電壓為v_DC)，其中，直流電力彈簧由儲(chǔ)能電池、單相DC/DC變換器和LC濾波器構(gòu)成，實(shí)際應(yīng)用中，是通過控制單相DC/DC變換器，以調(diào)節(jié)LC濾波器中電容C的電壓，從而調(diào)節(jié)非關(guān)鍵負(fù)載的端電壓。

目前工程中廣泛采用PI控制器，PI控制適用于線性和非線性過程、無需知道對(duì)象模型、參數(shù)少且易于調(diào)試，能達(dá)到變換器一般性能要求，但PI控制器主要在回路控制中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，當(dāng)控制從回路向系統(tǒng)模型發(fā)展時(shí)，由于缺乏變量間耦合信息，因此很難保持良好的全局性能，特別是當(dāng)控制要求從調(diào)節(jié)向優(yōu)化提高時(shí)，由于PI控制缺乏對(duì)過程動(dòng)態(tài)了解，因此在現(xiàn)代控制理論發(fā)展中不具優(yōu)勢(shì)。為此，提出一種算法簡(jiǎn)單、穩(wěn)態(tài)誤差小、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、具有優(yōu)化功能的新型控制方法，是實(shí)現(xiàn)直流電力彈簧控制優(yōu)化的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于預(yù)測(cè)模型的直流電力彈簧控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種基于預(yù)測(cè)模型的直流電力彈簧控制方法，包括以下步驟：

S1、基于直流電力彈簧主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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(guān)狀態(tài)的簡(jiǎn)化模型，得到直流電力彈簧的離散預(yù)測(cè)模型；

S3、建立以LC濾波器的電感電流為控制變量的目標(biāo)函數(shù)；

S4、結(jié)合LC濾波器的電感電流參考值以及離散預(yù)測(cè)模型，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，獲取直流電力彈簧開關(guān)狀態(tài)的最優(yōu)解；

S5、根據(jù)直流電力彈簧開關(guān)狀態(tài)的最優(yōu)解，控制單相DC/DC變換器中開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。

優(yōu)選的，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?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)KCL定律，得到：