混合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于H∞混合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法，包括如下步驟：根據(jù)微電網(wǎng)頻率偏差Δf與功率偏差ΔP的關(guān)系式，由此建立微型燃?xì)廨啓C(jī)的傳遞函數(shù)Gp(s)；建立靈敏度函數(shù)S和補(bǔ)靈敏度函數(shù)T，構(gòu)造滿足約束條件的加權(quán)函數(shù)W1、W2、W3；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)而求取微型燃?xì)廨啓C(jī)的H∞控制器Chinf的傳遞函數(shù)K(s)。該方法中構(gòu)建了基于魯棒H∞控制的MT功率控制器，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)中多個(gè)控制器設(shè)計(jì)難度大、協(xié)調(diào)性能差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，有效提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)的魯棒性、動(dòng)態(tài)性能和抗干擾能力。
【專利說(shuō)明】基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是微電網(wǎng)中基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法，屬于新能 源電力系統(tǒng)與電網(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)微型燃?xì)廨?機(jī)的控制器，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)（或是儲(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(kāi)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)。微型電網(wǎng)（簡(jiǎn)稱微電網(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。
[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)、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)。Hj昆合靈敏度是魯棒控制的一個(gè)重要的分支，H00控制在系統(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)控制方法。針對(duì)圖1所示的微電網(wǎng)系統(tǒng)，為使 微電網(wǎng)頻率波動(dòng)范圍穩(wěn)定在頻率允許最大偏差內(nèi)，提出了用于頻率控制的微型燃?xì)廨啓C(jī)的 魯棒控制方法。
[0004] 因此，本發(fā)明提出將Hj昆合靈敏度原理應(yīng)用到微型燃?xì)廨啓C(jī)的控制器設(shè)計(jì)中，從 而控制微電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。


【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基于Hj昆合靈敏度的微 型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法，該方法將先進(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] -種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法，其特征在于：該設(shè)計(jì)包括 如下步驟：
[0008] (A)根據(jù)微電網(wǎng)頻率偏差Λf與功率偏差ΛP的關(guān)系式，由此建立微型燃?xì)廨啓C(jī)的 傳遞函數(shù)Gp(S)^TS:

【權(quán)利要求】
1. 一種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)魯棒控制方法，其特征在于：該設(shè)計(jì)包括如 下步驟： (A) 根據(jù)微電網(wǎng)頻率偏差A(yù)f與功率偏差A(yù)P的關(guān)系式，由此建立微型燃?xì)廨啓C(jī)的傳遞 函數(shù) Gp(S)^ts:
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)T，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)而求取微型燃?xì)廨啓C(jī)的 H…控制器Chinf的傳遞函數(shù)K (s)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)的魯棒控制方法，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)為微型燃?xì)廨啓C(jī)的傳遞函數(shù)，K(S)為待求取的H…控制器的傳遞函數(shù)； 構(gòu)造加權(quán)函數(shù)WpWyW3，如下式所示：
其中，K1為微型燃?xì)廨啓C(jī)期望的低頻增益，K2為W3的放大系數(shù)，K 3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)，為微型燃?xì)廨啓C(jī)期望的剪切頻率，s 為拉普拉斯算子。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)的魯棒控制方法，其 特征在于，所述步驟（B)中，所述加權(quán)函數(shù)的參數(shù)Ki、K2、K3、A和須同時(shí)滿足下述約束條 件： ① K1彡20 ③ A - uTnax ④ |k3| < 1 ⑤ A彡3 其中，為控制量u的上限值，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所述的一種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)的魯棒控制方法，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):
其中，K(S)為待求取的H00控制器的傳遞函數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1或5所述的一種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)的魯棒控制方法， 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):
其中，VV CO al、Wa2為傳遞函數(shù)K(S)中的參數(shù)變量,且滿足CO a2> W al。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種基于Hj昆合靈敏度的微型燃?xì)廨啓C(jī)的魯棒控制方法，其特 征在于，所述控制器的邊界條件為：
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK104333004SQ201410240651
【公開(kāi)日】2015年2月4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, 郭光朝, 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)