[发明专利]微电网分布式电源有功功率的鲁棒协调控制方法

说明书

技术领域

本发明是一种微电网分布式电源有功功率的鲁棒协调控制方法，属于电网技术领域，结合现代鲁棒控制，为微电网平稳安全运行设计控制器，适用于由风力发电系统、光伏发电系统、微型燃气轮机、燃料电池、用于制造氢气的且负荷可控的电解槽系统(或储能系统)、用电负荷组成的微电网。

背景技术

随着能源需求的增长及化石能源的枯竭，能源结构的变化迫使人们积极寻找开发绿色、可循环的新能源。太阳能、风能有效缓解了能源需求，然而风能、太阳能的不稳定对电能的质量、电网的稳定是一个严峻的挑战。微电网应运而生，它是电力行业发展的一个新方向。微电网在孤岛模式下的稳定运行，可以充分发挥微电网的主观能动性，并提高供电的可靠性，具有长远的战略意义。频率的稳定性是评估电能质量好坏的重要指标，控制微电网频率的稳定尤其重要。

由监控系统、微型燃气轮机(MT)、用电负荷(Load)、用于制造氢气的且负荷可控的电解槽(ES)、储氢容器、燃料电池(FC)、可再生的光伏发电系统(PV)以及风力发电系统(WP)组成的孤岛模式下的微电网，如图1所示。由于WP、PV以及Load的波动，导致了微电网的功率波动以及频率的波动。对于微电网频率的控制，采用鲁棒控制可提高系统稳定性。H_∞混合灵敏度是鲁棒控制的一个重要的分支，在系统的动态性能、稳定性及鲁棒性的控制效果上优于传统控制。

因此，本发明研发了一种将H_∞混合灵敏度控制应用到微电网频率控制中的控制方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种微电网分布式电源有功功率的鲁棒协调控制方法，本发明将先进的鲁棒控制技术能够应用到微电网频率的控制中，能够提高微电网运行的可靠性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种微电网分布式电源有功功率的鲁棒协调控制方法，包括如下步骤：

(A)设定微电网频率偏差Δf与功率偏差ΔP的关系式，，由此建立被控对象的传递函数G_p(s)：

其中，M为惯性系数，D为阻尼系数，s为拉普拉斯算子；所述被控对象包括微型燃气轮机、电解槽(或储能系统)和燃料电池控制器。

(B)建立灵敏度函数S和补灵敏度函数T，构造满足约束条件的加权函数W₁、W₂、W₃；

(C)建立微电网广义被控对象的闭环系统传递函数T_zw(s)，进而求取H_∞控制器C_hinf的传递函数K(s)；

(D)通过H_∞控制器C_hinf的传递函数求解获得微型燃气轮机控制器C_hinf1、电解槽系统(或储能系统)控制器C_hinf2和燃料电池控制器C_hinf3。

优选地，所述步骤(B)中，通过如下公式建立灵敏度函数S和补灵敏度函数T：

其中，G_p(s)为被控对象的传递函数，K(s)为H_∞控制器的传递函数；

构造加权函数W₁、W₂、W₃，如下所示：

W₂＝K₂

其中，K₁为被控对象期望的低频增益，K₂为W₃的放大系数，K₃为W₃的放大系数，A为W₃的剪切频率与W₁的剪切频率的位置关系参数，ω_c为被控对象期望的剪切频率，s为拉普拉斯算子。

优选地，所述步骤(B)中，所述加权函数的参数K₁、K₂、K₃、A和ω_c须同时满足下述约束条件：

①K₁≥20

②

③

④|K₃|＜1

⑤A≥3

其中，u_max为控制量u的上限值，ω_d为分布式电源和负荷的最大功率波动频率。