[发明专利]一种基于滑模控制的直流微电网改进自适应下垂控制策略

权利要求书

1.一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、建立滑模控制的状态空间模型及滑模控制方程；

步骤2、建立自适应PI控制器模型，其中一个PI控制器根据瞬时误差连续调整比例和积分增益调整下垂系数来克服系统参数和加载条件的变化；另一个自适应PI控制器专门用于二次控制回路，通过改变下垂线来调节微电网的直流母线电压；

步骤3、所述滑模控制和PI控制器共同构成直流微电网自适应下垂控制系统。

2.根据权利要求1所述一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：所述DC-DC升压变换器数学模型为：

式中，v_i和i_i分别为第i个升压变换器的输出电压和输出电流；i_L是电感电流；E是输入电动势；u是开关函数。

3.根据权利要求1所述一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：步骤1具体包括：

步骤1.1所述状态空间模型为：

X₁＝v_ref,i-v_i

X₂＝i_ref,L-i_L

式中，V_ref,i和i_ref,L分别表示第i个变换器的输出电压参考值和电感电流，X₁和X₂是系统状态变量，系统状态矩阵A、B(X)和D分别为：

步骤1.2、选取滑模面为：S＝C₁X₁+C₂X₂＝C^TX

式中C^T＝[C₁C₂]是滑模面的系数向量，这个方程描述了一条经过原点的直线，滑模面将被平面分割成两个区域，每个区域有特定的开关状态使系统跟踪滑模面。

运用滞环特性允许晓得误差信号，因此滑模控制方程为：

其中，k为允许误差。

4.根据权利要求1所述一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：所述滑模控制器的存在条件为：

经简化，存在条件可表示为：

5.根据权利要求1所述一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：

下垂技术用于根据下式设置DC-DC变换器的电压基准，以确保每个变换器根据其额定值分担功率。

v_ref,i＝v_ref-r_d,ii_i

式中v_ref是空载时的参考电压；扰动，r_d,i是第i个转换器的下垂电阻。

6.根据权利要求1所述一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：

所述自适应PI控制器模型可表示为：

式中，K_c是一个常数，K_p是比例增益，K_i是积分增益，e(t)是误差信号。比例增益和积分增益根据下式不断调整：

式中，α₁和α₂是恒定的值，通过增加增益K来加速系统的响应。

7.根据权利要求1所述一种基于滑模电压的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，其特征在于：

所述滑模控制和PI控制器构成直流微电网自适应下垂控制系统，自适应下垂系统可描述为：

v_ref,i＝v_ref-r_d,ii_i+δ_vMG

式中，e_v(t)＝v_MG,ref–v_MG，K_pv(t)和K_iv(t)分别为二次侧回路自适应PI控制器的比例和积分增益，K_cv是一个常数。

将第i个变换器的电流期望值设定为：

式中i_MG是负载电流，I_rated,i是第i个变换器的额定电流，为了消除真实电流和期望值之间的误差，下垂电阻应该不断调整，对于每个变换器，均流误差经自适应PI控制器处理下垂电阻的值按如下规律调整。

r_d,i＝ΔR_i+r_d,i,ols

式中，是第i个变换器的均流误差，K_pi(t)和K_ii(t)分别是自适应PI控制器电流环的比例和积分增益，K_ci是一个常数。