[發明專利]一種基于模糊神經元PID的微電網電壓控制系統及方法

在審

• 申請號: 201911040484.1
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111262269A
• 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: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/12
• 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的微電網電壓控制系統及方法，其中，控制系統包括：采集模塊，用于實時采集微電網的電壓、無功功率；單神經元PID控制模塊，用于當所述電壓與標準電壓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，對所述電壓進行校正；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電壓超出閾值時實現電壓快速恢復到標準值。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的微電網電壓控制系統及方法。

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電壓。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電壓，完成電壓的一次調節；二層控制主要完成電壓的修正量計算，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CN201811175117.8的專利申請公開了一種基于“虛擬復阻抗”的低壓微電網控制策略,包括首先分析傳統虛擬阻抗引入會造成較大的電壓跌落現象，提出帶有阻感比的下垂控制通用表達式，設計虛擬復阻抗，構造虛擬復阻抗的表達式，得到與阻感比r有關的虛擬復阻抗表達式,建立帶有虛擬復阻抗的光伏并網逆變器數學模型,求出逆變器輸出電壓和等效輸出阻抗，再根據系統總壓降設置虛擬阻抗值,再求得逆變器新的電壓值。本控制策略采用自適應虛擬阻抗調節微電網并聯逆變器的等效輸出阻抗，使阻抗趨于感性狀態，虛擬阻抗可自適應調整取值，不僅減少了電壓的跌落，也較好的實現了功率的均衡控制，降低了功率耦合，提高了微源運行時的電能質量。然而，其“虛擬復阻抗”仍然會使線路發生電壓跌落的現象，而且專利中提出的方法沒有涉及到發生電壓下垂后如何進行恢復控制的方法，難以構成完整的微電網控制策略。

因此，現有技術中開始引入PID控制微電網，以使微電網的電壓維持在合理的范圍內。然而，傳統PID算法實現的電壓控制中PID參數固定，存在無法適應復雜多變的微電網環境這一問題。

故，針對現有技術的缺陷，如何實現微電網電壓的有效控制，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