1.一种基于决策树的串联结构微电网功率协调控制方法,其特征在于,该协调控制方法按以下步骤进行:*
1)串联结构微电网系统以单位功率因数并网运行,上级电网下发的功率指令值为P ;
对于单相包含n个微源的串联结构微电网,若某个微源或某些微源的输出功率PSxi=0,则为输出功率PSxi=0的所有微源均赋值一个输出功率,使输出功率PSxi=0的微源所在发电单元与微源输出功率不为零的发电单元一起参与功率分配:设x相第i个发电单元GUxi所含微源的输出功率为PSxi,i=1, 2 ,…, n,功率分配后发电单元GUxi的输出功率PGxi为:功率分配后该x相中所有发电单元输出的总功率满足:
按式(1)对各发电单元分配功率后,各发电单元连接的H桥微源逆变器MSI的调制比Mxi为:式中,Me表示功率指令值均分时所有发电单元对应的等效调制比;n为单相串联结构微电网中微源的数量;
三相串联结构微电网系统采用载波变幅移相SPWM调制,在并网电流控制获得三相调制波信号Umx基础上,Mxi的不同通过改变相应载波幅值Ucxi实现,Ucxi=Um/Mxi(4)式(4)中,Um为调制波信号幅值;
载波幅值Ucxi的约束条件:
式(5)中,Uc是功率指令值均分时MSI的载波幅值;
2)各发电单元输出功率之间的差异表现为发电单元对应MSI的载波幅值不同,各发电单元输出功率之间差异的输入特征βx为x相载波幅值倒数的方差,即:
3)采用分类回归树生成并网电流总谐波畸变率THD越限决策树模型,该模型输入为X=*{P , βx},输出记为Y=[Tx],Tx为各相串联结构微电网的并网电流THD越限状态;
将决策树模型的多标签输出视为一个三位的二进制数,将该三位的二进制数转换为对应的十进制数作为多分类输出Y′,则将多标签分类任务转换为一个多分类任务;再通过python随机函数产生满足式(5)的大量三角载波幅值数据,同时由式(6)计算载波幅值倒数*的方差,即输入特征βx,选择使输入特征βx分布均匀的数据,对运行于不同功率指令值P 和在式(5)约束条件下βx的串联结构微电网分别进行仿真,设定并网电流THD的越限值,根据并网电流THD情况得到各样本输出类别,仿真获取样本数据,以其中部分样本数据作为训练样本数据,以剩余部分样本数据作为验证样本数据;通过决策树模型训练训练样本数据,建立输入特征和并网电流THD越限状态之间的映射关系,再通过宏平均和分类准确率两个评价指标对决策树模型在验证样本数据上的表现进行评价,直至决策树模型在样本数据上的表现达到评价指标的要求,得到训练后的决策树模型;
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在线使用时,将特征数据集X={P , βx}输入训练后的决策树模型,对相应功率分配引起的并网电流THD越限状态进行预测,得模型输出Y′;
若Y′=0,即不存在并网电流THD越限,则控制信号UOL置1,第一开关S1断开上一时刻载波幅值Ucxi,t‑1,而接通该时刻协调控制得到的载波幅值Ucxi,t,;
若Y′≠0,即存在并网电流THD越限,则控制信号UOL置0,载波幅值暂不改变仍使用Ucxi,t‑1,同时,第二开关SPA闭合,启动发电单元功率调整;
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发电单元功率调整具体过程:通过仿真建立载波幅值对照表T,T={P : Usci},Usci表示载*波幅值,该载波幅值Usci能够保证当前P 下并网电流的THD最大但不越限;将当前载波幅值Ucxi以及对照表中的载波幅值Usci按从大至小的顺序分别进行排序,再按排序后的顺序依次将载波幅值Usci赋值于与该载波幅值Usci排序号相同的当前载波幅值Ucxi,将三相载波幅值*Ucxi调整为对照表中相应P 所对应的大小,调整的发电单元GUxi输出功率变化量为:式(7)中,Udc为MSI直流侧电压,单位V;Ix为x相并网电流有效值; 为x相并网电流与输出电压基波分量的相位差;
将输出功率变化量△PGxi送入各发电单元所配置的储能装置,通过控制储能装置充放电实现发电单元的功率调整;
功率调整结束后控制信号Pare和控制信号UOL均置1,将调整后的载波幅值Usci作为该时刻协调控制得到的载波幅值Ucxi,t;
4)通过直接电流控制得到三相调制波信号umx;将各相调制波信号和三角载波幅值送入载波变幅移相SPWM调制模块,产生脉冲信号驱动三相开关管工作,实现发电单元功率协调以及系统功率跟踪。
2.如权利要求1所述的基于决策树的串联结构微电网功率协调控制方法,其特征在于,所述步骤1)中,若某个微源或某些微源的输出功率PSxi=0,则为输出功率PSxi=0的所有微源均赋值一个0.1kw~0.5kw的输出功率。
3.如权利要求1所述的基于决策树的串联结构微电网功率协调控制方法,其特征在于,所述步骤1)中,当载波幅值满足式(5)的约束条件时,单相串联结构微电网中的发电单元按所含微源的出力能力输出所分配的功率,且单相串联结构微电网的输出功率等于指令功率,三相系统输出平衡。
4.如权利要求1所述的基于决策树的串联结构微电网功率协调控制方法,其特征在于,所述步骤3)中,当某相串联结构微电网并网电流THD未越限时,对应该某相串联结构微电网的并网电流THD越限状态取0;当某相串联结构微电网并网电流THD越限时,对应该某相串联结构微电网的并网电流THD越限状态取1。
5.如权利要求1所述的基于决策树的串联结构微电网功率协调控制方法,其特征在于,所述步骤3)中,设定并网电流THD的越限值为5%,超过5%即为越限。
6.如权利要求1所述的基于决策树的串联结构微电网功率协调控制方法,其特征在于,所述步骤3)中,以样本数据的70%作为训练样本集,30%作为验证样本集。