[發明專利]基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網優化功率分配方法

在審

• 申請號: 202010693025.X
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111682590A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 曾成碧;王翰文;苗虹;李蘇丹;童廣;朱胤杰;龔銳
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 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所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

一種基于模糊PI?PD下垂控制的孤島電網優化運行的方法。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PI控制器組成。設定模糊控制所需要的輸入集與模糊規則表；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PI控制器中，通過PD控制器處理后輸出結果；將電壓新參數加入到無功下垂控制環節中，頻率參數經過一個單位積分環節1/s,s為拉式算子,加入到有功下垂控制環中；將兩個環節所得參數進行電壓合成得到參考電壓。本發明根據電壓和頻率的變化來實時的調節系統輸出，降低電壓和頻率偏差，提高微電網在運行時的抗干擾能力，加強了系統的魯棒性，提高了系統的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及微電網控制技術領域，尤其涉及一種基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網優化功率分配方法。

背景技術

隨著石油煤炭等化石能源的日益短缺以及近年來國際上對環境保護的關注，如何開發可再生清潔能源成為當前能源發展的重點。因此基于小型可再生清潔能源的分布式發電單元(DG)成為了各國的重點研究對象，并取得了快速的發展。其中微電網可以高效的控制和對小型發電單元的功率分配，從而被廣泛的應用于分布式發電的控制當中。通常可依據逆變器的控制方法分為兩大類：主從控制和下垂控制。與主從控制相比，下垂控制技術與傳統發電機的頻率一次下垂特性曲線相似，對微網所輸出的有功和無功進行解耦控制，消除了各個機組之間相互通信所帶來的麻煩，具有即插即用以及維持微電網內各個微源電壓的平衡和頻率穩定的特點，成為了眾多國家與學者的研究熱點。

但傳統的下垂控制對于功率分配具有一定局限性。例如，由于微網的線路阻抗、逆變器的輸出阻抗等的不確定性，傳統的下垂控制不能實現逆變器輸出功率的解耦，且下垂特性還需根據線路的阻抗特性不同而調整。此外，下垂控制系統中的功率控制環對于系統電壓與頻率穩定控制也具有重要影響，但功率控制屬于有差調節，微網孤島模式運行時，較大的負荷變動會導致電壓與頻率的偏離，為此需要確保下垂特性以及調節過程的快速性。目前應用于微電網孤島運行控制的改進方法有很多，比如在下垂控制環節引入PI或PID等控制。但是PI控制雖然結構簡單、容易數字化的優點，但是在受到電網波動或者噪聲等因數的影響時，就不能有很好的調制效果。對PID控制器來說同樣具有上訴問題，并且其參數的選取和整定也相對復雜。因此若PI或PID控制器的相關參數在保持不變，微電網在受到外界因素影響的情況下獲得的控制效果便不盡人意，靈活性和適應性相對較低，從而在實際應用中具有極大的限制。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種基于模糊PI-PD下垂控制的孤島電網優化運行的方法。本方法根據電壓和頻率的變化來實時調節系統輸出，降低電壓和頻率偏差，提高微電網在運行時的抗干擾能力。

本發明的目的是這樣達到的：

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PI控制器組成；設定模糊控制所需要的輸入集與模糊規則表；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PI控制器中，再通過PD控制器處理后輸出結果；將得到的電壓新參數加入到無功下垂控制環節中，而頻率參數則加入到有功下垂控制環中；將兩個環節所得參數進行電壓合成得到參考電壓，其中有功環節還需要經過一個單位積分環節1/s,s為拉式算子。

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中加入了電壓、頻率偏差值，并對相應的偏差值進行模糊PI控制，其中模糊PI控制器由模糊控制器和傳統PI控制器組成，再經過PD控制器處理后將相關參數輸送到到控制環；

B、設定下垂控制模型中的線路參數、給定電壓和給定頻率、計算功率、設定模糊控制所需要的輸入集與模糊規則表；