[發明專利]一種帶儲能的微電網頻率魯棒最優H2

在審

• 申請號: 202211389726.X
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115622131A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 錢晶;曹飛;彭昆;曾云;鄒屹東;李立勝;李祥
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28;H02J3/24
• 代理公司: 昆明人從眾知識產權代理有限公司 53204
• 代理人: 李曉亞

1.一種帶儲能的微電網頻率魯棒最優H₂/H_∞控制器設計方法，其特征在于，

步驟1：建立水光儲微電網的負荷頻率調節線性模型，得到水光儲微電網的狀態空間方程；

步驟2：根據魯棒H_∞多目標控制原理，設計基于LMI工具求解的輸出反饋魯棒H₂/H_∞控制器；

步驟3：將海鷗智能算法應用于魯棒控制器Z₂/Z_∞性能評價矩陣參數和性能權重范數尋優，得到魯棒最優H₂/H_∞頻率控制器。

2.根據權利要求1所述帶儲能的微電網頻率魯棒最優H₂/H_∞控制器設計方法，其特征在于，步驟1建立水光儲微電網的負荷頻率調節線性模型，得到水光儲微電網的狀態空間方程的具體步驟如下：

步驟1-1，建立水光儲微電網的頻率變化模型

微電網中的功率變化會導致頻率變化，頻率變化動態模型信號分析表示如下：

ΔP＝ΔP_s-ΔP_L

ΔP_s＝ΔP_PV+ΔP_HY+ΔP_Be

式中：G_MG(s)是水光儲微電網頻率變化的特征函數；s表示拉普拉斯運算符，下同；M是系統的慣性常數；D是系統阻尼常數；Δf是系統頻率變化；ΔP表示系統功率；ΔP_s表示水光儲微電網的電源總出力；ΔP_L表示水光儲微電網負載；ΔP_HY為水輪機組輸出功率；ΔP_PV是光伏電池板輸出功率；ΔP_Be為儲能電池的輸出功率；

步驟1-2，對各電源的出力模型進行分析

a.水輪機動態模型

水輪機模型分為調速器和原動機兩部分，調速器的特征函數G_y(s)信號分析如下：

式中：ΔX_g為水輪機調速器執行機構輸出量；T_y和k_y分別為水輪機接力器時間常數和增益；R為微電網一次調頻下垂系數；Δu_y(s)表示施加到水輪機調速器上的控制信號；Δu_L是通過低通濾波器的控制信號；t為時間；

在水輪機原動機環節，采用的是水輪機IEEE線性化模型，其特征函數G_w(s)表示如下：

式中：T_w為水流慣性時間常數，ΔP_HY為水輪機組輸出功率；

b.光伏電池板動態模型

光伏電池板出力動態模型及特征函數G_PV(s)信號分析如下：

式中：T_PV和k_PV為光伏板的時間常數和增益；ΔS_PV表示太陽能功率；

c.儲能電池動態模型

儲能電池出力動態模型及特征函數G_Be(s)表示如下：

式中：T_Be和k_Be分別為儲能電池的時間常數和增益；Δu_Be表示施加到儲能電池的控制信號；

結合上述的模型分析，建立水光儲微電網的頻率調節線性模型，LPF為低通濾波器，LPF的特征函數如下：

式中：T_L為LPF的時間常數；

步驟1-3，根據水光儲微電網頻率調節線性模型建立狀態空間方程

水光儲微電網頻率調節線性模型的狀態空間方程表示為：

式中：x是狀態變量；u是控制輸入變量；w表示系統的擾動變量；y表示系統輸出變量；A是系統狀態空間矩陣；B₁為系統擾動矩陣；B₂為系統控制矩陣；C_y為系統輸出矩陣，D_y1和D_y2分別為系統輸出表征的擾動和控制矩陣；

根據前述的模型結構分析，這些矩陣分別取值為：

x＝[ΔδΔfΔX_gΔP_HYΔP_PVΔP_BeΔu_L]^T

w＝[ΔP_LΔS_PV]^T

C_y＝[1 0 0 0 0 0 0]

D_y1＝[0 0]D_y2＝[0]。