[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

说明书

一种基于滑模控制的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，属于DC‑DC变换器控制领域。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。本发明解决了传统下垂控制在直流微电网的系统参数或负载变化较大时，由于系统的非线性和固定下垂系数导致现有控制方法控制性能不佳、输出响应慢的问题。

技术领域

一种基于滑模控制的直流微电网的改进自适应下垂控制策略，属于DC-DC变换器控制领域。

背景技术

针对传统下垂控制在直流配电网发生扰动或故障时，由于系统的非线性和固定下垂系数导致直流配电网在暂态时电压下稳定性差。传统下垂控制存在的不足：下垂系数是由换流站容量确定的定值，当系统发生扰动时，直流配电网各换流站根据原有下垂系数调节有功输出，这就会使功率裕度较小的换流站容易满载或过载运行，降低系统稳定性。

对传统的下垂控制进行改进可以更好地提高系统的稳定性。因此提出了一种自适应改进下垂控制策略，本发明包括使用滑模控制同时控制每个变换器的输出电压和输入电流，通过其中一个自适应PI控制器调整下垂系数，以消除微电网中各单元的均流误差；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的控制策略。本发明解决了传统下垂控制在直流微电网的系统参数或负载变化较大时，由于系统的非线性和固定下垂系数导致现有控制方法控制性能不佳输出响应慢的问题。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提出了一种基于滑模控制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控制器通过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。

进一步的，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。

进一步的，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^TX¹²