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专利号: 2021109594274
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于,其步骤为:

步骤一、构建直流微电网改进下垂控制电路;

步骤二、构建基于LADRC的多储能单元改进下垂控制模型;

步骤三、将设定的参考电压Vref输入LADRC模型中,获得变换器的参考电压补偿量Vi,并将设定的参考电压Vref与参考电压补偿量Vi求和,获得新的参考电压值Vrefi;同时求得变换器的输出电压平均值Vɑv;

步骤四、根据各蓄电池荷电状态构造动态电流分配系数ki;

步骤五、计算变换器的输出电流总值Isu,并获得下垂系数的修正量Ki,将变换器的输出电流Iii与修正后的下垂系数相乘,获得变换器的下垂值droopi;

步骤六、计算变换器最终电压参考值*i;

步骤七、利用PI控制器形成电压外环控制和电流内环控制,同时获得控制量di;将控制量di进行PWM调制后,得到变换器开关管的放电控制信号PWMi和充电控制信号PWMii;

步骤八、根据输出电压Voi产生充放电标志位,输出电压通过滞环比较器,设置阈值上限和下限,当输出电压Voi超出上限或低于下限时改变输出标志位,切换该单元充放电状态;

所述的步骤一中,直流微电网改进下垂控制电路,包括并联在直流母线上的n个电路参数相同但输出端线路阻抗不同的双向DC‑DC变换器和n个容量相等的储能蓄电池;

所述的步骤二中,LADRC控制器包括线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制率两个部分,其中线性扩张状态观测器,即LESO构造如下:

式中,y为系统反馈值,u为系统的输出控制信号,f为包含系统内部不确定性和系统外部干扰的总扰动,β1,β2,β3为观测器增益参数,b0为控制器增益的估计值;z1为输出电压/电流估计值,z2为估计值的导数,z3为总扰动的估计值;

线性状态误差反馈控制率,即LSEF构造如下:

令控制律 u0选择PD控制器,

u0=kp(v‑z1)‑kdz2  (7)

式中,v为系统输入给定信号,kp,kd为控制器增益;即得

2.根据权利要求1所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:所述的步骤三中,将n个变换器的输出电压平均值Vɑv作为LADRC的反馈值,所设定的参考电压Vref作为LADRC的参考值输入到LADRC控制器中,再将LADRC的输出控制量作为变换器的参考电压补偿量Vi与原参考电压Vref值求和得到变换器的一个新的参考电压值Vrefi;其中电压平均值 Voi为各个变换器的输出电压,n为数量代号,表示系统中并联变换器的数量。

3.根据权利要求2所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:所述的步骤四中,电流的动态分配系数如式(8)其中i表示控制对象,SOCi表示各个变换器的实时荷电状态,m用于调节SOCi的均衡速率,X表示各个蓄电池的 总和,n表示系统中并联变换器的数量。

4.根据权利要求3所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:所述的步骤五中,将n个变换器的输出电流总值Isu乘以各个变换器的电流分配系数ki之后的值作为LADRC的给定值,将变换器的输出电流ioi作为LADRC的给定值输入到LADRC控制器中,然后将LADRC的输出控制量作为变换器i的下垂系数的修正量Ki与原变换器固定的下垂系数K值相加,最后将变换器的输出电流Ioi乘以(K+Ki)得到变换器的下垂值droopi;其中电流总值

5.根据权利要求4所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:所述的步骤六中,将Vrefi与droopi做差得到变换器最终的电压参考值*ui*ui=Vrefi‑Ioi(K+Ki)  (9)。

6.根据权利要求5所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:综合步骤三至步骤六,获得改进下垂控制模型的表达式为

7.根据权利要求6所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:所述的步骤七中,将最终电压参考值*ui与变换器的输出电压Voi做比较,经过PI控制器形成电压外环控制,再将电压外环的输出与变换器的输入电流ILi做比较,经过限幅之后进入PI控制器产生控制量di,形成电流内环控制;将di送入三角波比较器,进行PWM调制,从而得到变换器的开关管的放电控制信号PWMi,充电控制信号PWMii;上述中限幅的范围为[0,Imax],其中Imax为被控蓄电池的最大充放电电流。

8.根据权利要求7所述的一种直流微电网多储能单元下垂控制方法,其特征在于:所述的步骤八中,根据输出电压Voi产生充放电标志位,输出电压通过滞环比较器,设置阈值上限Umax和下限Umin,上限输出为1,下限输出为0,初始输出为0;当输出电压超出上限Umax或低于下限Umin时改变输出信号,输出信号与开关管的充电控制信号PWMii求逻辑与,输出信号取逻辑反与开关管的放电控制信号PWMi求逻辑与,该单元根据输出控制信号的变化自动切换充放电状态。