[发明专利]一种基于无源性理论的直流微网功率分配控制器设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，尤其是涉及一种基于无源性理论的直流微网功率分配控制器设计方法。

背景技术

直流微网中的分布式能源按输出功率调节特性可分为间歇性电源和连续性电源两类。间歇性电源的输出功率受天气等自然条件的影响较大，出力具有明显的波动性和间歇性，这给微网的稳定运行带来了较大挑战。为保证可再生能源的最大利用率，间歇性电源采用最大功率跟踪控制方式(Maximum Power Point Tracking,MPPT)，不参与微网系统的功率调节。而连续性电源如燃料电池具有相对可靠的一次能源供给能力和连续出力调节能力，因此结合燃料电池实现微网中的功率平衡调节，将大大降低间歇式分布式电源对电网的随机影响，增强功率调节的可控性。但燃料电池连续性电源调节速度较慢，为满足本地用户的不同用电需求和微网运行状态的无缝平滑转换，须配合超级电容以保证微网在各种运行状态的可靠供电。功率分配控制的对象主要为具有连续出力调节能力的燃料电池和具有快速充放电能力的超级电容。由于含有燃料电池和超级电容的直流微网具有多种运行模式以及使用大量电力电子装置等特点，其必然具有强烈的非线性且容易出现系统的不稳定，因此应用非线性方法设计直流微网的功率分配器是十分必要的。

无源性理论作为一种非线性方法，是从系统的能量角度出发，可实现系统的渐进稳定，且对系统的参数摄动和外界扰动具有较强的鲁棒性，互联与阻尼配置无源控制(interconnection and damping assignment passivity-based control,IDA-PBC)是其中一种新型无源性理论，本发明基于该无源性理论提出了一种新的直流微网功率分配控制器设计方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够提高能源利用率，增强系统稳定性的基于无源性理论的直流微网功率分配控制器设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于无源性理论的直流微网功率分配控制器设计方法，所述功率分配控制器用于控制燃料电池和超级电容的输出功率，所述燃料电池和超级电容分别连接有各自的控制电路，所述设计方法包括以下步骤：

1)建立燃料电池数学模型；

2)以控制电路的电感电流和电容电压为系统状态变量，建立直流微网的状态空间模型；

3)建立直流微网的哈密顿模型；

4)根据所述哈密顿模型采用IDA-PBC方法获得功率分配控制器的控制律。

所述燃料电池数学模型为：

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