[發明專利]基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法

在審

• 申請號: 202010690761.X
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111952960A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 羅瀟;丁雷青;芮智;舒德兀;嚴正;姜黛琳;王詩婷
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/16;H02J3/24;H02J3/28;H02J3/38
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法，其特征在于，包括：

基于Hilbert變換建立單相鎖相環，所述單相鎖相環用于測量得到系統頻率，測量得到的系統頻率用于后續進行定頻率控制；

基于單相瞬時無功功率理論，測量單相ES輸出的無功功率，測量得到的無功功率用于后續進行定無功控制；

設計模糊邏輯控制器，根據線路情況制定電壓控制與定無功控制的切換規則；

建立基于電力彈簧的柔性多目標控制策略的控制模型，通過控制模型完成對智能負載的定頻率、定電壓和/或定無功的多目標協調控制。

2.根據權利要求1所述的基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法，其特征在于，所述基于Hilbert變換建立單相鎖相環的方法，包括：

采用如下公式：

式中，s(t)為原單相信號，代表變換后信號，j為虛數單位，H代表Hilbert變換，其定義如下：

式中，x(t)代表待變換信號，h(t)代表脈沖響應，t表示時間，x(τ)代表卷積等價積分形式下的待變換信號，τ代表卷積等價積分的自變量；

設置原單相信號為α信號，通過Hilbert變換產生β信號，從而建立單相鎖相環，測量得到系統頻率及相角，以便后續定頻率控制。

3.根據權利要求1所述的基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法，其特征在于，所述基于單相瞬時無功功率理論，測量單相ES輸出的無功功率的方法，包括：

采用如下公式：

式中，q_single(t)表示測量得到的單相ES輸出的無功功率，T為信號周期，i(t)，u(t)分別表示測量得到的系統電壓及電流。

4.根據權利要求1所述的基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法，其特征在于，所述設計模糊邏輯控制器，根據線路情況完成定電壓控制與定無功控制的切換規則的方法，包括：

首先將輸入量，即電壓和無功歸一化至[-1,1]，再進行模糊化處理：

式中，x為輸入值，參數σ,c的取值如下式所示：

其中，SS表示遠小于參考值，S表示略小于參考值，M表示和參考值接近，L表示略大于參考值，LL表示遠大于參考值；

根據模糊邏輯的原理，通過輸入量在不同隸屬度函數下的輸出值確定該輸入量在各集合的隸屬度；

然后，通過最大隸屬度法進行去模糊化，選擇控制目標為定無功或定電壓：

v₀＝maxμ_v(v),v∈A

式中，μ_v(v)表示隸屬度函數，v₀表示輸出值，A表示模糊轉換后的輸出集合；

最后，根據電壓和無功相對參考值的偏移情況設置模糊切換規則，即去模糊化后，當線路電壓或無功功率屬于SS集合或LL集合時，視為大幅偏移參考值，切換至定無功控制，補償更多無功；當線路電壓或無功功率屬于S、M或L集合時，視為在參考值附近，切換至定電壓控制，保持電壓穩定。

5.根據權利要求1所述的基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法，其特征在于，所述模糊切換規則為：

其中，RPT表示定無功控制，VT表示定電壓控制，Q表示測量的無功功率，V表示測量的母線電壓有效值。

6.根據權利要求1所述的基于電力彈簧的智能負載柔性多目標協調控制方法，其特征在于，建立的所述基于電力彈簧的柔性多目標控制策略的控制模型，包括：設置PI控制器，將單相鎖相環測量得到的系統頻率，經PI控制器進入電流內環，控制系統頻率；將測量得到的系統母線電壓及輸出無功，經PI控制器進入電流內環，利用設計得到的模糊邏輯控制器，進行電壓和無功功率之間的控制目標切換，實現穩定狀態下的母線電壓穩定，以及故障狀態下電壓的快速恢復。