[發明專利]一種電動汽車參與微電網負荷調頻的滑模控制方法

有效

• 申請號: 202011016788.7
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112186789B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 姜河;魏莫杋;許鑒;趙琰;胡博;王順江;羅金鳴;王東來;王浩;莊嚴;曾雅;王若曦
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/24;H02J3/48;B60L55/00
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 姜璐璐

一種電動汽車參與微電網負荷調頻的滑模控制方法，屬于微電網負荷調頻領域包括如下步驟：步驟1：建立電動汽車參與下的微電網負荷調頻動態模型；步驟2：建立滑模控制器；步驟3：建立李雅普諾夫函數，對控制器和滑模面進行分析，通過線性矩陣不等式設計基于輔助反饋的滑模控制；步驟4：基于步驟1、2、3的數學過程，求取相應矩陣，進行仿真分析，解線性矩陣不等式。本發明利用等效控制原理和滑模控制原理相結合來設計控制器，利用滑模控制原理保證了系統的穩定性，提高了控制系統的控制精度，增強電網頻率的穩定性。

技術領域

本發明屬于微電網負荷調頻領域，特別涉及一種電動汽車參與微電網負荷調頻的滑模控制方法。

背景技術

近年來，隨著全球經濟的迅猛發展，環境污染和能源緊缺問題也日益嚴重。節約資源和保護環境己經是當今時代的重要主題之一。具有高效率、無污染、低噪聲等一系列優點的電動汽車被認為是節能減排的最佳選擇之一，調查研究表明，在不久的將來電動汽車會取代傳統汽車成為人們的主要出行方式之一。隨著越來越多的可再生能源例如風能、太陽能等能源受自然條件因素影響較大，發電具有不連續性和間歇性，因此，為保證電網頻率穩定，保證電能質量，1995年，美國能源學家首次提出電動汽車接入電網技術(V2G)，為維護電力系統頻率穩定提供了新的思路，從而提高供電質量。研究表明，V2G模式下的電動汽車具有以下優勢：(1)利用電動汽車電池的儲能功能作為電網緩沖，為電網提供輔助服務，如調峰、調頻，不僅可以增加電網穩定性、可靠性，提高供電質量，還可以降低電力系統運營成本；(2)V2G模式下的電動汽車可以為車主帶來額外的經濟收益，降低了電動汽車的購買成本，更有利于新能源電動汽車的推廣，也實現了對環境的保護；(3)大規模V2G模式下的電動汽車可以產生能量存儲緩沖，作為風力發電、光伏發電等間歇性可再生能源發電的補充，減少二氧化碳排放，改善風能、太陽能等新能源發電并網能力。

目前國內外科研領域，關于電動汽車接入電力系統參與調頻技術的發展，主要涉及調頻模型的搭建、調頻控制算法研究以及電動汽車提供調頻服務收益、電動汽車接入微電網調頻可行性研究、調頻經濟性以及調頻控制策略等方面。

在電動汽車接入電網系統參與調頻可行性領域，美國利用電力電子設備實現了電能的雙向流動，并率先將電動汽車接入微電網，為電動汽車參與電網調頻提供了理論可行性；在電動汽車接入微電網控制領域，國外已經采用很多數學方法來提高電動汽車接入微電網的控制，例如：提出新型充電策略，并通過改進的粒子群算法評估充電策略；對于解決微電網系統存在的不確定性，設計模糊PI控制器，并采用和聲搜索算法對控制器參數進行優化；針對電動汽車接入微網存才頻率波動的問題，建立了電動汽車參與下的微網負荷調頻模型，提出了基于魯棒自適應控制策略的方法等等。而相對于國外來講，國內對于電動汽車參與微電網技術的研究起步較晚，相關研究更側重于調頻控制算法研究以及電動汽車提供調頻服務收益、電動汽車接入微電網調頻可行性研究。

頻率是電能質量的重要指標，保持頻率穩定是電力系統運行的基本要求。隨著V2G概念提出使得電動汽車作為微儲能單元接入微電網并參與調頻成為可能，但電動汽車充放電也對電網頻率穩定性造成巨大影響，因此對電網穩定性的控制方法提出了更高的要求。

對于電動汽車接入電力系統參與調頻的研究，主要涉及到電動汽車接入微電網調頻可行性研究以及電網穩定性研究，基于V2G技術，插電式電動汽車接入電網，既可為電動汽車進行充電，又可作為電源參與電網調頻。在大量電動汽車接入電網的情況下，該控制結構能夠實現在滿足車主日常出行情況下，利用電動汽車作為電源對微電網進行輔助調頻。

針對電動汽車接入電網的情況，目前維持電網頻率穩定的技術主要有傳統的PID控制技術和模型預測控制技術等。傳統的PID控制技術對非線性、多目標的系統并不能表現出良好的控制性能，而現有的模型預測控制技術對于被控對象的數學模型精確度要求很高、而且并未考慮引起電網頻率波動的因素，也不能達到較好的控制性能。

發明內容