[发明专利]一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法

说明书

本发明涉及一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，包括以下步骤基于风电机组的减载控制建立风电机组参与调频的小信号模型；基于能量聚合器构建电动汽车统一控制模型；基于风电机组的小信号模型和电动汽车统一控制模型建立微电网动态频率响应模型；根据设计目标，确定性能加权函数和控制加权函数，基于线性矩阵不等式的方法求解H_∞鲁棒频率控制器。该方法充分挖掘风电机组和电动汽车的调频潜力，同时利用H_∞鲁棒控制抑制不确定性及外界扰动对调频的不利影响，减小微电网在功率波动下的频率扰动。

技术领域

本发明涉及一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，属于微电网频率控制技术领域。

背景技术

微电网是由分布式电源、负荷和监控、保护装置组成的小型发配电系统。微电网概念的引入为风力发电等新能源接入电力系统提供了新的途径。风电机组发出功率具有波动性，且通过电力电子变流器接入微电网，其机械转子速度与系统频率解耦，会对微电网调频产生不利影响，因此迫切需要风电机组参与系统调频。电动汽车具有储能的特性，已经有研究将电动汽车应用于微电网调频。

现有技术未考虑如何克服风力波动和电动汽车充放电随机性对调频的影响，也未计及风机参与调频对于风机本身的不利影响，例如加剧次同步振荡、加重机械磨损、缩短风机寿命等。因此，研究如何对风电机组和电动汽车进行协同调频控制，同时减小不确定性和外界扰动的不利影响，具有极高的实用性。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，该方法充分挖掘风电机组和电动汽车的调频潜力，同时利用H_∞鲁棒控制抑制不确定性及外界扰动对调频的不利影响，减小微电网在功率波动下的频率扰动。

本发明的技术方案如下：

一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，包括以下步骤：

基于风电机组的减载控制建立风电机组参与调频的小信号模型；

基于能量聚合器构建电动汽车统一控制模型；

基于风电机组的小信号模型和电动汽车统一控制模型建立微电网动态频率响应模型；

根据设计目标，确定性能加权函数和控制加权函数，基于线性矩阵不等式的方法求解H_∞鲁棒频率控制器。

进一步的，所述基于风电机组的减载控制建立风电机组参与调频的小信号模型，具体为：

建立运行于减载模式下风机的转子运动方程，方程如下：

P_e＝K_delω³+P_reg

其中，ρ为空气密度；A为风力机叶片迎风扫掠面积；C_p(λ,0)为风能利用系数，其中λ为叶尖速比；v_w为实际风速；P_m、P_e、C_pref、ω和ν分别为风机的机械功率、电磁功率、转子角速度、风能利用系数和外界风速的标幺值；K_del为风机的功率减载系数；H_t为风机的惯性时间常数；t为时间；P_B为基准功率；K_p为比例系数；P_reg为用于调节系统频率的补偿功率的标幺值；

采用小信号分析方法对所述运行于减载模式下风机的转子运动方程进行线性化，得到下式：

ΔP_m＝A₁·Δβ+A₂·Δω+A₃·Δv