微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，包括如下步驟：設(shè)定微電網(wǎng)頻率偏差與功率偏差的關(guān)系式，由此建立被控對(duì)象的傳遞函數(shù)：建立靈敏度函數(shù)和補(bǔ)靈敏度函數(shù)，構(gòu)造滿足約束條件的加權(quán)函數(shù)；建立微電網(wǎng)廣義被控對(duì)象的閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)，進(jìn)而求取H∞控制器的傳遞函數(shù)；通過(guò)H∞控制器的傳遞函數(shù)求解獲得微型燃?xì)廨啓C(jī)控制器、電解槽控制器，燃料電池控制器。該方法采用先進(jìn)的魯棒H∞混合靈敏度控制微電網(wǎng)頻率，根據(jù)微電網(wǎng)性能要求設(shè)計(jì)控制器，并基于所設(shè)計(jì)出的魯棒控制器控制微電網(wǎng)中多源有功功率，已達(dá)到優(yōu)化微電網(wǎng)頻率優(yōu)化控制的目的，使微電網(wǎng)系統(tǒng)具有魯棒性、良好的動(dòng)態(tài)性能以及抗干擾能力。
【專利說(shuō)明】微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，屬于電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng) 域，結(jié)合現(xiàn)代魯棒控制，為微電網(wǎng)平穩(wěn)安全運(yùn)行設(shè)計(jì)控制器，適用于由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏 發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、用于制造氫氣的且負(fù)荷可控的電解槽系統(tǒng)（或儲(chǔ)能系 統(tǒng)）、用電負(fù)荷組成的微電網(wǎng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源需求的增長(zhǎng)及化石能源的枯竭，能源結(jié)構(gòu)的變化迫使人們積極尋找開發(fā) 綠色、可循環(huán)的新能源。太陽(yáng)能、風(fēng)能有效緩解了能源需求，然而風(fēng)能、太陽(yáng)能的不穩(wěn)定對(duì)電 能的質(zhì)量、電網(wǎng)的穩(wěn)定是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。微電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，它是電力行業(yè)發(fā)展的一個(gè)新方 向。微電網(wǎng)在孤島模式下的穩(wěn)定運(yùn)行，可以充分發(fā)揮微電網(wǎng)的主觀能動(dòng)性，并提高供電的可 靠性，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。頻率的穩(wěn)定性是評(píng)估電能質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，控制微電網(wǎng)頻 率的穩(wěn)定尤其重要。
[0003] 由監(jiān)控系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)（MT)、用電負(fù)荷（Load)、用于制造氫氣的且負(fù)荷可控 的電解槽（ES)、儲(chǔ)氫容器、燃料電池（FC)、可再生的光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV)以及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) (WP)組成的孤島模式下的微電網(wǎng)，如圖1所示。由于WP、PV以及Load的波動(dòng)，導(dǎo)致了微電 網(wǎng)的功率波動(dòng)以及頻率的波動(dòng)。對(duì)于微電網(wǎng)頻率的控制，采用魯棒控制可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 Hj昆合靈敏度是魯棒控制的一個(gè)重要的分支，在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性及魯棒性的控制 效果上優(yōu)于傳統(tǒng)控制。
[0004] 因此，本發(fā)明研發(fā)了一種將Hj昆合靈敏度控制應(yīng)用到微電網(wǎng)頻率控制中的控制 方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種微電網(wǎng)分布式電源有功功 率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，本發(fā)明將先進(jìn)的魯棒控制技術(shù)能夠應(yīng)用到微電網(wǎng)頻率的控制中， 能夠提高微電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，包括如下步驟：
[0008] (A)設(shè)定微電網(wǎng)頻率偏差Λ f與功率偏差Λ P的關(guān)系式，，由此建立被控對(duì)象的傳 遞函數(shù)Gp (S):

【權(quán)利要求】
1. 一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：該方法包括如 下步驟： (A) 設(shè)定微電網(wǎng)頻率偏差A(yù)f與功率偏差ΛP的關(guān)系式，由此建立被控對(duì)象的傳遞函數(shù) Gp(s):
其中，M為慣性系數(shù)，D為阻尼系數(shù)，s為拉普拉斯算子； (B) 建立靈敏度函數(shù)S和補(bǔ)靈敏度函數(shù)Τ，構(gòu)造滿足約束條件的加權(quán)函數(shù)WpWyW3 ; (C) 建立微電網(wǎng)廣義被控對(duì)象的閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)Tzw(S)，進(jìn)而求取H控制器Chinf的 傳遞函數(shù)K(s); (D) 通過(guò)H00控制器Chinf的傳遞函數(shù)求解獲得微型燃?xì)廨啓C(jī)控制器Chinfl、電解槽或儲(chǔ)能 系統(tǒng)控制器Chinf2和燃料電池控制器Chinf3。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，其特征 在于，所述步驟（B)中，通過(guò)如下公式建立靈敏度函數(shù)S和補(bǔ)靈敏度函數(shù)T:
其中，Gp(s)為被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，K(S)為H00控制器的傳遞函數(shù)； 構(gòu)造加權(quán)函數(shù)WpW2、W3，如下所示：
其中，K1為被控對(duì)象期望的低頻增益，K2為W3的放大系數(shù)，K3為W3的放大系數(shù)，A為W3 的剪切頻率與W1的剪切頻率的位置關(guān)系參數(shù)，ω。為被控對(duì)象期望的剪切頻率，s為拉普拉 斯算子。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，其特征 在于，所述步驟（B)中，所述加權(quán)函數(shù)的參數(shù)KpΚ2、Κ3、Α和ω。須同時(shí)滿足下述約束條件： ①K1彡20 ② ③A- umax ④ |κ3| < 1 ⑤A彡3 其中，Umax為控制量u的上限值，（^為分布式電源和負(fù)荷的最大功率波動(dòng)頻率。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，其特征 在于，所述步驟（C)中，建立如下式的廣義被控對(duì)象的閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)Tzw(S):
5. 如權(quán)利要求1或4所述的一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，其 特征在于，所述步驟（C)中，基于"2-Riccati"方程法并根據(jù)控制器的邊界條件，求取出如 下所示的H00控制器Chinf的傳遞函數(shù)K(S):
所述控制器的邊界條件為：
其中，131、13(|、￥￡11、￥ ￡12為參數(shù)變量，且滿足（〇￡12>(0￡11。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種微電網(wǎng)分布式電源有功功率的魯棒協(xié)調(diào)控制方法，其特征 在于，所述步驟（D)中Chinfl、Chinf2及Chinf3的計(jì)算方法包括如下步驟： (Dl)令H00控制器Chinf中Id1和k滿足下述約束條件： kai+ka2+ka3 =Id1 (kai+ka3)ωa2+ka2ωal =b〇 通過(guò)上述約束條件求解出ka2和kal+ka3的值,在滿足IkalI>Ika31的條件下,取kal、ka3 所有的可能值； (D2)通過(guò)參數(shù)變量kal和Wal，求得微型燃?xì)廨啓C(jī)控制器Chinfl :
(D3)通過(guò)參數(shù)變量ka2和wa2，求得電解槽或儲(chǔ)能系統(tǒng)控制器Chinf2 :
(D4)通過(guò)參數(shù)變量ka3和wa3，求得燃料電池控制器Chinf3 :
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104319803SQ201410241164
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】李相俊, 陳金元, 謝巍, 惠東 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 華南理工大學(xué)