[發明專利]一種基于單相光伏儲能一體機的新型ADRC分層協調控制方法

在審

• 申請號: 202010532477.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111585267A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 章達;陳才學;劉旭;鄭拓;唐文東
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/10;H02J1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于單相光伏儲能一體機的新型ADRC分層協調控制方法，包括直流母線分層控制和新型自抗擾控制兩個部分。其控制效果在于：當在系統受到外部擾動時，采用新型的ADRC分層協調控制，能減少直流母線電壓超調量以及響應時間，提高系統穩定性以及蓄電池的使用壽命。新型ADRC分層協調控制的實現過程為：首先對ADRC控制器中的ESO輸出數據Z₁和Z₂進行采樣；將Z₁作為輸入變量，Z₂作為其輸出變量，用FWA–LSSVM算法對其進行離線訓練，得到其最優回歸模型。然后將訓練好的最優回歸模型放入到分層協調控制系統中的ADRC控制器中，最后在分層協調控制的基礎上，用新型ADRC控制器取代蓄電池雙閉環控制中的電壓外環的PI控制器，就得到了基于FWA–LSSVM改進ADRC的單相光伏儲能一體機儲能端的控制結構。

技術領域

本發明涉及一種光伏儲能一體機協調控制方法，尤其涉及的是一種基于直流母線電壓分層協調控制的優化控制方法。

背景技術

能源危機和環境危機大大促進了風能、太陽能等可再生能源分布式發電的發展，同時可再生能源分布式發電也面臨著重大挑戰，主要是間歇性的影響以及連接電網帶來的技術問題。例如，光伏發電系統受到可變輸入和負載約束的影響，如太陽輻射的巨大變化、負載條件的突變，以及在某些情況下，公共耦合點上發生的故障。隨著光伏儲能一體機以及直流微網等相關技術的發展，對穩定功率變換器直流母線電壓的合理管理也提出了新要求。

當光伏儲能一體機在并網模式下受到一些干擾，如環境條件的變化、系統負載變化以及電網發生故障等，直流母線電壓會產生波動，出現超調或負尖峰以及電壓下降現象。而直流母線電壓的調節不當也可能導致光伏系統效率低下。直流母線電壓的不穩定性也可能傳播至光伏系統，因此在某些情況下，對蓄電池儲能系統進行直流母線電壓分層協調控制，減少故障傳遞是必不可少的。

蓄電池儲能系統采用分層協調控制雖然可在一定程度上起到抑制直流母線電壓波動的作用，但是光儲一體機分別處于輻照度階躍變化和電網故障等臨界條件下，直流母線電壓也會出現類似幅度的超調與負尖峰。而采用蓄電池和超級電容構成的混合儲能系統雖然能減小了直流母線電壓超調與負尖峰,減少了蓄電池的循環充放電次數,延長蓄電池的使用壽命。但是蓄電池作為一種成熟的技術，在成本和性能之間進行合理的權衡，仍然是當今緩解可再生能源問題的首選。

發明內容

針對單相光伏儲能一體機所采用的分層協調控制在并網模式下受到一些干擾，直流母線電壓也會出現較大的超調與負尖峰等問題，本發明公開了一種新型的自抗擾分層協調優化控制策略，減小了直流母線電壓的超調與負尖峰現象。

本發明主要是通過如下方案所實現：

由于光儲一體機分別處于輻照度階躍變化和電網故障等臨界條件下，直流母線電壓也會出現類似幅度的超調與負尖峰現象。為加強光儲一體機的抗干擾能力，減小超調量和較快的響應速度，本發明提出一種基于煙花算法(FWA)優化最小二乘支持向量機(LSSVM)改進自抗擾控制器(ADRC)的分層協調控制。利用煙花算法優化最小二乘支持向量機的核參數和懲罰系數，得到FWA-LSSVM最優回歸模型；同時，將得到的FWA-LSSVM最優回歸模型與自抗擾控制器相融合來優化分層協調控制，以此提升光儲一體機的魯棒性。

新型自抗擾分層協調控制的實現過程為：首先對ADRC控制器中的ESO輸出數據Z₁和Z₂進行采樣；將Z₁作為輸入變量，Z₂作為其輸出變量，用FWA–LSSVM算法對其進行離線訓練，得到其最優回歸模型。然后將訓練好的最優回歸模型放入到分層協調控制系統中的ADRC控制器中，如圖1所示。最后在分層協調控制的基礎上，用新型ADRC控制器取代蓄電池雙閉環控制中的電壓外環的PI控制器，就得到了如圖2所示的基于FWA–LSSVM改進ADRC的單相光伏儲能一體機儲能端的控制結構圖2。