[發(fā)明專利]基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網(wǎng)優(yōu)化功率分配方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010693025.X
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111682590A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾成碧;王翰文;苗虹;李蘇丹;童廣;朱胤杰;龔銳
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/24;H02M7/48
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

1.一種基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的方法，其特征在于：

搭建加入了模糊PI-PD控制器的下垂控制模型，其中模糊PI控制器由模糊控制器和傳統(tǒng)PI控制器組成；設(shè)定模糊控制所需要的輸入集與模糊規(guī)則表；分別將電壓和頻率的偏差以及偏差變化率傳送到模糊控制器，輸出整定之后的K_P和K_I到傳統(tǒng)PI控制器中，再通過PD控制器處理后輸出結(jié)果；將得到的電壓新參數(shù)加入到無功下垂控制環(huán)節(jié)中，而頻率參數(shù)則加入到有功下垂控制環(huán)中,將兩個(gè)環(huán)節(jié)所得參數(shù)進(jìn)行電壓合成輸出參考電壓U^*，其中有功環(huán)節(jié)還需要經(jīng)過一個(gè)單位積分環(huán)節(jié)；

具體步驟是：

A、搭建加入了模糊PI-PD控制器的下垂控制模型：在有功和無功下垂控制環(huán)中加入了電壓、頻率偏差值，并對相應(yīng)的偏差值進(jìn)行模糊PI控制，其中模糊PI控制器由模糊控制器和傳統(tǒng)PI控制器組成，再經(jīng)過PD控制器處理后將相關(guān)參數(shù)輸送到到控制環(huán)；

B、設(shè)定下垂控制模型中的線路參數(shù)、給定電壓和給定頻率、計(jì)算功率、設(shè)定模糊控制所需要的輸入集與模糊規(guī)則表；

C、設(shè)定將微電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)逆變器所輸出的電壓及頻率與設(shè)定值相比較后計(jì)算出偏差值以及偏差率，構(gòu)建模糊PI控制器的輸入集，其中：頻率偏差為f_Δ(t)、頻率偏差變化率為電壓偏差為v_Δ(t)和電壓偏差變化率為各參數(shù)的計(jì)算過程為：

其中，f_Δ(t)表示頻率偏差，表示頻率偏差變化率，v_Δ(t)表示電壓偏差，表示頻率偏差變化率，u表示輸出電壓，u_ref表示給定電壓，f表示輸出頻率，f_ref表示給定頻率；

D、將步驟B所得輸入集輸入到模糊控制器中，將步驟C所得參數(shù)通過模糊控制器整定后得到新的K_P與K_I參數(shù)，將整定之后的K_P和K_I送到傳統(tǒng)PI控制器中，再通過PD控制器處理后輸出結(jié)果；

E、根據(jù)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整微電網(wǎng)模型對應(yīng)電力系統(tǒng)逆變器的電壓和頻率，得到的電壓新參數(shù)加入到無功下垂控制環(huán)節(jié)中，而頻率參數(shù)則加入到有功下垂控制環(huán)節(jié)中，在有功下垂控制環(huán)節(jié)經(jīng)過一個(gè)單位積分環(huán)節(jié)1/s,s為拉式算子,將所得頻率參數(shù)轉(zhuǎn)換為角速度，之后將無功下垂控制環(huán)節(jié)和有功下垂控制環(huán)結(jié)合,進(jìn)行電壓合成輸出參考電壓U^*。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網(wǎng)優(yōu)化功率分配方法，其特征在于：所述步驟A具體包括：

搭建下垂控制模型，在傳統(tǒng)下垂控制控制的基礎(chǔ)上加入模糊PI-PD控制器對電壓以及頻率進(jìn)行改進(jìn)處理；改進(jìn)后的下垂控制特性為：

其中：

公式(4)和(5)中，f′表示調(diào)節(jié)后的輸出頻率，f表示實(shí)際輸出頻率，f*表示給定頻率，P表示逆變器的有功功率；U′表示調(diào)節(jié)后的輸出電壓，u*表示給定電壓，u表示實(shí)際輸出電壓，Q表示逆變器無功功率；m表示有功下垂系數(shù)、n表示無功下垂系數(shù)、K_p，K_d表示PD控制器的比例系數(shù)和微分系數(shù)，K_P和K_I表示PI控制器的比例系數(shù)和微分系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網(wǎng)優(yōu)化功率分配方法，其特征在于：

所述步驟D中，K_P、K_I參數(shù)通過模糊PI控制器中的模糊規(guī)則來進(jìn)行整定，得到實(shí)時(shí)最優(yōu)的參數(shù)，從而修正輸出，減少偏差值，使其最大限度的接近給定值；具體為：

模糊PI控制利用模糊規(guī)則進(jìn)行模糊推理，通過查詢制定的模糊規(guī)則表對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行整定：取偏差f_Δ(t)、v_Δ(t)和偏差率并輸出KP，KI模糊子集為{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其中偏差、偏差率和KP，KI量化等級為{-3，-2，-1，0，1，2，3}；通過模糊PI-PD控制器的整定后得出參數(shù)傳送到下垂控制模型中，從而對傳統(tǒng)下垂控制特性進(jìn)行調(diào)整。