[發明專利]基于切換系統的獨立微電網穩定控制方法

在審

• 申請號: 202110027932.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112838617A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 孫麗穎;林永鑫
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/32
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

1.一種基于切換系統的獨立微電網穩定控制方法，其特征在于：步驟為：

1)將儲能系統作為主控單元的獨立微電網，建立三階虛擬同步發電機實用模型的子系統I；將柴油發電機作為主控單元的獨立微電網，建立同步發電機模型的子系統II；

2)應用Backstepping分別設計子系統I和子系統II的非線性控制器，同時構建兩個子系統的Lyapunov函數，構成多Lyapunov函數；

3)采用硬充電策略設計子系統I和子系統II的切換律，應用多Lyapunov函數和駐留時間的方法保證系統的穩定性。

2.根據權利要求1所述的基于切換系統的獨立微電網穩定控制方法，其特征在于：步驟1)中，子系統I為：

式中，a₁₁＝U_s/x′_d1，ω₁和ω₀分別為虛擬同步發電機轉子角速度和基準值；δ₁為虛擬轉子角度；D₁為虛擬阻尼系數，M₁為虛擬慣性常數；x_d1為d軸同步電抗；x'_d1為d軸暫態電抗；P_m1為虛擬同步發電機輸入機械功率，P_e1為虛擬同步發電機虛擬電磁功率；E′_q1為虛擬同步發電機的q軸暫態電勢；其中u_f1＝E_f-E_fds1，E_fds1是發電機平衡點處勵磁電壓，T′_d01是虛擬同步發電機勵磁繞組的時間常數,u_f1為虛擬同步發電機勵磁繞組電壓，設為控制變量。

3.根據權利要求1所述的基于切換系統的獨立微電網穩定控制方法，其特征在于：步驟1)中，子系統II為：

式中，式中δ₂為柴油發電機的轉子運行角；ω₂為柴油發電機轉子角速度；ω₀為轉子同步角速度；M₂是柴油發電機的轉動慣量，D₂是柴油發電機的阻尼系數；P_m2為柴油發電機輸入機械功率，P_e2為柴油發電機虛擬電磁功率；E′_q2為柴油發電機的q軸暫態電勢；T′_d02是柴油發電機勵磁繞組的時間常數；x_d2為d軸同步電抗；x′_d2為d軸暫態電抗；u_f2＝E_f-E_fds2，E_fds2是發電機平衡點處勵磁電壓，u_f2為柴油發電機勵磁繞組電壓，設置為控制量；U_s為無窮大母線電壓。

4.根據權利要求1所述的基于切換系統的獨立微電網穩定控制方法，其特征在于：步驟2)中，子系統I的非線性控制器設計方法為：

第一步，定義z₁₁＝x₁₁，z₁₂＝x₁₂-x_12d取第一階Lyapunov函數：

取虛擬鎮定函數x_2d1＝-c₁₁x₁₁，則V₁₁對時間的導數如下：

對x_2d1求導得，

第二步，定義z₁₃＝x₁₃-x_3d1，對第一階Lyapunov函數進行增廣得：

對V₁₂求導得：

取得新的虛擬鎮定函數

則V₁₂對時間的導數如下：

對x_3d1求導得：

由此可得：

第三步，對第二階Lyapunov進行增廣形成全局Lyapunov函數為：

對其進行求導可得：

。