[發明專利]一種基于模糊神經元PID的微電網頻率控制系統及方法

在審

• 申請號: 201911039643.6
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111258211A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 董樹鋒;李帥;盧開誠
• 申請（專利權）人: 萬克能源科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 賀龍萍

本發明公開了一種基于模糊神經元PID的微電網頻率控制系統及方法，其中，控制系統包括：采集模塊，用于實時采集微電網的頻率、有功功率；單神經元PID控制模塊，用于當所述頻率與標準頻率的偏差大于或等于預設閾值時，通過單神經元調整PID的比例、積分、微分系數，對所述頻率進行校正；模糊控制模塊，用于調整所述單神經元的神經元比例系數。本發明能夠在微電網頻率超出閾值時實現頻率快速恢復到標準值。同時利用內置的學習算法更新神經元比例系數和PID控制器的參數值，使控制系統對復雜多變的微電網環境具有更強的適應力。

技術領域

本發明涉及微電網技術領域，具體涉及一種基于模糊神經元PID的微電網頻率控制系統及方法。

背景技術

近年來人類對于能源的消耗量，特別是用于發電的能源總量正在飛速增長，根據2018年BP世界能源統計年鑒的數據顯示，2017年中國全年發電量為6800TWH左右，占全球總發電量的26％，其中煤炭發電量接近60％。全球化石燃料的儲量是有限的，按照目前的開采和消耗速度，不足百年一些化石燃料就會被人類全部消耗，此外大量燃燒化石燃料也會帶來一系列環境問題，不符合可持續發展的要求，由此可見以化石燃料為主的能源消耗體系注定無法長久維持下去。為了減少二氧化碳的排放同時建立起可持續發展的經濟體系，使用可再生能源發電的技術受到大家廣泛關注。目前來看，世界發電能耗的總趨勢是化石燃料使用占比下降，而可再生能源發電量正在上升，據統計2017年全球可再生能源發電占比已接近全球總發電量的10％，相比于2011年增長了一倍，并且仍然保持較快增長速率，在未來有望成為最主要的能源。

隨著化石能源日漸枯竭，如風能、太陽能等可再生能源開始受到人們重視，在電力行業中，風力發電和光伏發電成為了分布式電源的主力，以分布式發電為基礎的微電網技術得到發展。由于風電、光伏發電存在隨機性和間歇性，需要采取相應的控制手段才能使微電網提供幅值穩定的頻率。常用的微電網控制結構包括對等控制、主從控制和分層控制。

目前常見的大多數微電網以分層控制結構為主，分層控制一般包含3個控制層：一層控制是直接控制微源并網逆變器的控制層，通過脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)信號直接影響并網逆變器的輸出頻率，完成頻率的一次調節；二層控制主要完成頻率的修正量計算，控制微電網的模式切換等；三層控制主要是微電網的能量管理，優化微電網參數，實現微電網經濟運行。

申請號為CN201210261136.9的專利申請公開了一種基于模糊控制的微網電池儲能系統調頻控制方法，在傳統PID控制基礎上,引進模糊控制及其實現方式，包括模糊化、模糊規則、模糊推理、解模糊和PID控制等重要組成部分。將微網頻率偏差和微網頻率變化率模糊化為模糊控制器的輸入，根據模糊控制規則來輸出有功出力控制的PID控制參數,最終輸出電池儲能系統的有功出力參考值Pref，以此控制微網電池儲能系統的有功出力。與傳統PID控制相比,本方法對微網并網/孤網運行模式切換以及電網運行參數的非線性與時變性有很強的適應能力，具有較好的動態響應特性,有效提高電池儲能系統有功功率控制精度和微網的頻率穩定性。包括以下步驟：

1)測取微網實時頻率值f；

2)將測取的微網實時頻率值f作為模糊控制器的輸入量,模糊控制器根據輸入量進行模糊推理,得到PID控制參數作為輸出量；

3)以步驟2)獲得PID控制器控制微網電池儲能系統,獲得有功出力參考值Pref；

4)根據有功出力參考Pref,采用PQ控制法,使電池儲能系統輸出的有功出力P跟隨有功出力參考值Pref。

但是上述公開的方法中，僅以實時頻率f作為模糊控制器唯一的輸入量，模糊控制器對微網的參數變動情況的感知不足，可能無法獲得最合適的推理結果。

故，針對現有技術的缺陷，如何實現微電網頻率的有效控制，以適應復雜多變的微電網環境是本領域亟待解決的問題。

發明內容