[發明專利]一種基于滑模控制的直流微電網改進自適應下垂控制策略

在審

• 申請號: 202011560609.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112736888A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 呂艷玲;崔皓璞;滕翀
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J1/10;H02M3/156
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、建立滑?？刂频臓顟B空間模型及滑?？刂品匠?；

步驟2、建立自適應PI控制器模型，其中一個PI控制器根據瞬時誤差連續調整比例和積分增益調整下垂系數來克服系統參數和加載條件的變化；另一個自適應PI控制器專門用于二次控制回路，通過改變下垂線來調節微電網的直流母線電壓；

步驟3、所述滑模控制和PI控制器共同構成直流微電網自適應下垂控制系統。

2.根據權利要求1所述一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：所述DC-DC升壓變換器數學模型為：

式中，v_i和i_i分別為第i個升壓變換器的輸出電壓和輸出電流；i_L是電感電流；E是輸入電動勢；u是開關函數。

3.根據權利要求1所述一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：步驟1具體包括：

步驟1.1所述狀態空間模型為：

X₁＝v_ref,i-v_i

X₂＝i_ref,L-i_L

式中，V_ref,i和i_ref,L分別表示第i個變換器的輸出電壓參考值和電感電流，X₁和X₂是系統狀態變量，系統狀態矩陣A、B(X)和D分別為：

步驟1.2、選取滑模面為：S＝C₁X₁+C₂X₂＝C^TX

式中C^T＝[C₁C₂]是滑模面的系數向量，這個方程描述了一條經過原點的直線，滑模面將被平面分割成兩個區域，每個區域有特定的開關狀態使系統跟蹤滑模面。

運用滯環特性允許曉得誤差信號，因此滑?？刂品匠虨椋?/p>

其中，k為允許誤差。

4.根據權利要求1所述一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：所述滑模控制器的存在條件為：

經簡化，存在條件可表示為：

5.根據權利要求1所述一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：

下垂技術用于根據下式設置DC-DC變換器的電壓基準，以確保每個變換器根據其額定值分擔功率。

v_ref,i＝v_ref-r_d,ii_i

式中v_ref是空載時的參考電壓；擾動，r_d,i是第i個轉換器的下垂電阻。

6.根據權利要求1所述一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：

所述自適應PI控制器模型可表示為：

式中，K_c是一個常數，K_p是比例增益，K_i是積分增益，e(t)是誤差信號。比例增益和積分增益根據下式不斷調整：

式中，α₁和α₂是恒定的值，通過增加增益K來加速系統的響應。

7.根據權利要求1所述一種基于滑模電壓的直流微電網的改進自適應下垂控制策略，其特征在于：

所述滑?？刂坪蚉I控制器構成直流微電網自適應下垂控制系統，自適應下垂系統可描述為：

v_ref,i＝v_ref-r_d,ii_i+δ_vMG

式中，e_v(t)＝v_MG,ref–v_MG，K_pv(t)和K_iv(t)分別為二次側回路自適應PI控制器的比例和積分增益，K_cv是一個常數。

將第i個變換器的電流期望值設定為：

式中i_MG是負載電流，I_rated,i是第i個變換器的額定電流，為了消除真實電流和期望值之間的誤差，下垂電阻應該不斷調整，對于每個變換器，均流誤差經自適應PI控制器處理下垂電阻的值按如下規律調整。

r_d,i＝ΔR_i+r_d,i,ols

式中，是第i個變換器的均流誤差，K_pi(t)和K_ii(t)分別是自適應PI控制器電流環的比例和積分增益，K_ci是一個常數。