一種基于混合靈敏度的微電網頻率h∞控制方法
【專利摘要】本發明提出一種基于混合靈敏度的微電網頻率H∞控制方法，包括如下步驟：設定微電網頻率偏差Δf與功率偏差ΔP的關系式，由此建立被控對象的傳遞函數；建立靈敏度函數S和補靈敏度函數T，構造滿足約束條件的加權函數W1、W2、W3；建立微電網廣義被控對象的閉環系統傳遞函數，進而獲取H∞控制器的傳遞函數；通過H∞控制器的傳遞函數求解獲得MT控制器和ES控制器。該方法可根據微電網性能要求設計控制器并能夠快速獲取H∞控制器的控制參數，有效提高了微電網系統的魯棒穩定性、動態性能和抗干擾能力。
【專利說明】-種基于混合靈敏度的微電網頻率HcJ空制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于魯棒控制技術，具體涉及一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制 方法，適用于由風力發電系統、光伏發電系統、微型燃氣輪機、燃料電池、用于制造氫氣的且 負荷可控的電解槽系統、用電負荷組成的微電網。
【背景技術】
[0002] 隨著能源需求的增長及化石能源的枯竭，能源結構的變化迫使人們積極尋找開發 綠色、可循環的新能源。太陽能、風能有效緩解了能源需求，然而風能、太陽能的不穩定對電 能的質量、電網的穩定是一個嚴峻的挑戰。微型電網（簡稱微電網）應運而生，它是電力行 業發展的一個新方向。微電網在孤島模式下的穩定運行，可以充分發揮微電網的主觀能動 性，并提高供電的可靠性，具有長遠的戰略意義。頻率的穩定性是評估電能質量好壞的重要 指標，控制微電網頻率的穩定尤其重要。
[0003] 由監控系統、微型燃氣輪機（MT)、用電負荷（Load)、用于制造氫氣的且負荷可控 的電解槽（ES)、儲氫容器、燃料電池（FC)、可再生的光伏發電系統（PV)以及風力發電系統 (WP)組成的孤島模式下的微電網，如圖1所示。由于WP、PV以及Load的波動，導致了微電網 的功率波動以及頻率的波動。對于微電網頻率的控制，Frequency control in micro-grid power system combined with electrolyzer system and fuzzy PI controller(Journal of Power Sources，180(2008) :468-475) -文中提出了一種模糊PID控制的方法，然而該 控制器設計存在中間轉換過程多，模糊PID控制隸屬度函數經驗性強、控制規則復雜、魯棒 性不強等問題。H °〇混合靈敏度是魯棒控制的一個重要的分支，在系統的動態性能、穩定性 及魯棒性的控制效果上優于傳統控制。
[0004] 因此，本發明提出一種將Hj昆合靈敏度控制方法應用到微電網頻率控制中的方 法。
【發明內容】
[0005] 為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的在于提出一種基于混合靈敏度的微電網 頻率的H控制方法，本發明將先進的魯棒控制技術應用到微電網頻率控制中，能夠提高微 電網運行的可靠性。
[0006] 為了實現上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的：
[0007] -種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，包括如下步驟：
[0008] (A)設定微電網頻率偏差Λ f與功率偏差Λ P的關系式，由此建立被控對象的傳遞 函數Gp (S):
【權利要求】
1. 一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，其特征在于：該方法包括如下步 驟： (A) 設定微電網頻率偏差Af與功率偏差ΛΡ的關系式，由此建立被控對象的傳遞函數 Gp(s):
其中，M為慣性系數，D為阻尼系數，s為拉普拉斯算子； (B) 建立靈敏度函數S和補靈敏度函數T，構造滿足約束條件的加權函數WpWyW3 ; (C) 建立微電網廣義被控對象的閉環系統傳遞函數Tzw(S)，進而獲取H00控制器Chinf的 傳遞函數K(s); (D) 通過H控制器Chinf的傳遞函數求解獲得微型燃氣輪機控制器Chinfl和電解槽控制 Chinf2O
2. 如權利要求1所述的一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，其特征在于， 所述步驟（B)中，通過如下公式建立靈敏度函數S和補靈敏度函數T:
其中，Gp(s)為被控對象的傳遞函數，K(S)為H00控制器的傳遞函數； 構造加權函數A、W2、W3 :
其中，K1為被控對象期望的低頻增益，K2為W3的放大糸數，K3為W3的放大系數，A為W3 的剪切頻率與W1的剪切頻率的位置關系參數，ω。為被控對象期望的剪切頻率，s為拉普拉 斯算子。
3. 如權利要求2所述的一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，其特征在于， 所述步驟⑶中，所述加權函數的參數I、Κ2、Κ3、Α和ω。須同時滿足下述約束條件： ①K1彡20 _ωΓ ^ ② 叫 ③④Ik3I< 1⑤A彡3 umax 其中，Umax為控制量U的上限值，COdS分布式電源和負荷的最大功率波動頻率。
4. 如權利要求1所述的一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，其特 征在于，所述步驟（C)中，建立如下式的廣義被控對象的閉環系統傳遞函數Tzw(S):
其中，K(s)為H00控制器的傳遞函數。
5. 如權利要求1或4所述的一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，其特征在 于，所述步驟（C)中，基于"2-Riccati"方程法并根據控制器的邊界條件，求取出如下所示 的H00控制器Chinf的傳遞函數K(S) : /φ) = 丄、、 P十ωα1八-s十⑴a2j WiS 所述控制器的邊界條件為<1 WJ j CO 其中，VVwa^wa2為參數變量，且COa2 > (〇al。
6. 如權利要求5所述的一種基于混合靈敏度的微電網頻率H00控制方法，其特征在于， 所述步驟（D)中，求解Chinfl和Chinf2的方法包括如下步驟： (Dl)令H00控制器Chinf中Id1和k滿足下述約束條件，并根據所述約束條件求解出參數 變量kal和ka2: kai+ka2 =Id1 kal ω a2+ka2 ω al = b〇 (D2)通過參數變量kal和wal，求得微型燃氣輪機控制器Chinfl : (D3)通過 參數變量ka2和wa2，求得電解槽控制器Chinf2 :CWf
【文檔編號】H02J3/24GK104319771SQ201410241151
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】李相俊, 陳金元, 謝巍, 王立業, 惠東 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 華南理工大學