[發明專利]一種用于直流微電網集群的非參數化模型預測三次控制方法

在審

• 申請號: 202010699804.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111817287A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 劉宿城;秦強棟;劉銳;劉曉東
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 朱守鑫

本發明涉及直流微電網集群技術領域，具體提出了一種用于直流微電網集群的非參數化模型預測三次控制方法，以動態矩陣控制(Dynamic Matrix Control，DMC)算法作為三次控制對多個互聯直流微電網功率進行優化調度，以分布式控制架構為基礎，在母線電壓穩定的前提下，無需對直流微電網控制系統進行準確的理論建模，首先對系統進行階躍響應，然后再對響應數據進行處理，最后設計DMC控制器對集群功率進行三次控制，本發明降低了集群內部功率器件的損耗，減小了地理上毗鄰的直流微電網集群的通信壓力，同時降低了直流微電網模型控制器理論建模的復雜程度，算法實現簡單。

技術領域

本發明涉及直流微電網集群技術領域，具體涉及一種用于直流微電網集群的非參數化模型預測三次控制方法。

背景技術

直流微電網因無需考慮渦流損耗及無功補償等問題，電能質量好、可靠性高、系統管理和控制比交流微電網簡單等優勢而備受關注。為了實現經濟的發展和能源的互通，直流微電網以互聯的形式集群分布。文獻《Hierarchical Control for Multiple DC-MicrogridsClusters》IEEE Transactions on Energy Conversion(vol.29，no.4，pp.922-933)，提出了一種分布式分層控制架構，通過基礎通信設施與鄰近網絡通信，以確保直流微電網集群的可靠運行；文獻《DistributedTertiary Control ofDC Microgrid Clusters》IEEETransaction on PowerElectronics(Volume:31，Issue:2，Feb.2016)，文中將直流微電網通過π型聯絡線并聯，采用分層控制的思想，通過基于線性PI三次控制的策略對直流微電網集群進行功率均衡。但由于直流微電網集群內部存在大量的開關器件，致使集群呈現非線性，采用傳統線性控制作用于非線性系統，該種控制策略的控制效果欠佳，且控制器的動態性能較差，集群供電可靠性降低；文獻《Predictive Function Controller Design inTertiary Level for DC Microgrid Clusters》ElectronicsLetters，earlyaccess，2020，Available:https://digital-ibrary.theiet.org/content/journals/10.1049/el.2020.0108，文中提出了一種預測函數控制算法來對直流微電網集群進行三次控制，盡管在功率分配及控制器的動態性上進行了優化，但控制器設計及理論建模較為復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于直流微電網集群的非參數化模型預測三次控制方法，以分布式控制架構為基礎，在母線電壓穩定的前提下，無需對直流微電網控制系統進行準確的理論建模，首先對系統進行階躍響應，然后再對響應數據進行處理，最后設計DMC控制器對集群功率進行三次控制。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案，一種用于直流微電網集群的非參數化模型預測三次控制方法，包括以下步驟：

S1、確定一個直流微電網集群，收集各個直流微電網線路電流的階躍響應數據，搭建DMC模型向量；

S2、根據DMC模型向量，采用動態矩陣獲得從k時刻起，在M個控制域下的P個預測域內不同時刻的狀態量及預測值；

S3、為了使S2中預測值盡可能的接近期望值，同時也不希望S2中的控制增量劇烈變化，采用一定的優化性能指標來獲得最優控制量；

S4、根據步驟S3得到的最優控制量得到下一狀態的預測輸出值；

S5、將S4得到的預測輸出值與控制對象的實際輸出值進行比較，通過誤差加權的方式不斷修正預測輸出值；

S6、將步驟S5中修正后的預測輸出值設置移位，作為下一時刻的初始預測值，整個控制結合反饋校正，以滾動優化的形式在線進行。