[发明专利]一种模态依赖的微网多态运行切换控制方法

说明书

一种模态依赖的微网多态运行切换控制方法，对各类分布式电源自身的输出特性及分布式电源之间的信号传输特性进行分析，采用分解分层的方法按照微网内部能量的多路径潮流将微网系统整体分解为子系统的动态模型，基于小信号稳定性方法建立了逆变型微源的网络化控制模型及微网多种运行状态下的综合状态空间静、动态模型；基于切换系统理论研究微网系统在各状态和状态切换时的稳定性及保证各状态间平滑过渡的切换控制律，在微网系统运行模态发生切换时很好的保证了系统的稳定性，解决微网多态运行的稳定性控制问题、能量平衡和功率平衡的跟踪控制问题，最大限度实现了微网运行的稳定性以及模式间的无缝切换。

技术领域

本发明涉及属于电力电子、通信及控制领域，特别涉及一种模态依赖的微网多态运行切换控制方法。

背景技术

世界经济和工业的飞速发展使全球能源供应持续紧张，作为传统能源主体的石油、天然气、煤炭等不可再生能源逐步消耗正日趋枯竭，合理开发利用清洁高效的绿色能源和基于灵活经济的分布式发电DG(Distributed Generation)的微网技术(Microgrid)成为解决未来世纪能源问题的主要出路，被各国提上了日程。基于分布式发电的微网技术不仅具有环保、效率高、安装地因地制宜等优点，而且可节省长距离输电线路的投资成本和损耗，保障在大电网发生意外停电时，能够提供基本的能源供应。我国在《能源发展“十三五”规划》和《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》都将注重低碳、高效、可持续的现代能源体系发展作为能源发展的主要目标。国家能源局在2017年的《规划》新闻发布会上明确指出清洁低碳能源将是“十三五”期间能源供应增量的主体，提出了实现2020年非化石能源消费占比15％和2030年非化石能源消费占比20％的战略目标，中国十三五期间微网的增量市场将达到200亿元-300亿元。因此，微网作为未来智能电网发展的重要一环，是我国进一步提高清洁能源渗透率和利用效率，改善能源结构转型的重要载体，对解决可再生能源的大规模接入问题和对负荷多种能源形式的高可靠持续供给问题，实现能源消费高效化、低碳化和清洁化目标有重要的社会和经济意义。

对于逆变型微网系统而言，内部动态特性复杂、集成了多种能源的输入(光、风、氢、天然气等)，并在一定区域内分布部署，运行模态多，既可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行，可以看做是一类典型的网络控制系统。图1-2展现了微网系统的典型结构。

虽然微网有得天独厚的发展前景，但是微网结构复杂，集成了多种能源的输入(光、风、氢、天然气等)，并在一定区域内分布部署，运行模态多，既可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行，图1展现了微网系统的典型结构。这就必然导致了微网在设计、控制、管理等方面都面临了诸多问题：

(1)分布式能源容量小、功率不稳定，具有不可控性及随机性，易对电网造成波动；

(2)微网并网时，会造成电网稳态电压波动、瞬态电压波动(电压跌落和凹陷)、电压闪变以及大量谐波污染的注入，严重影响电网电压和频率的稳定；

(3)孤岛运行时，多样化的微电源难以保证快速跟踪微网内负荷的变化，微网内的电压、频率失去电网的支撑会发生较大的波动，电能质量下降，严重的会损坏配电设备和用户设备；

(4)由于分布式电源具有即插即用的灵活性以及电网线路阻抗的不确定性，导致了电网中各种参数的不平衡，导致较大的感性电流环流出现在电源之间，因此必须对系统参数的变化做出迅速响应。

因此，为了让微网最大限度的发挥其优势，提高电网对分布式新能源的接纳能力，最大限度利用可再生能源和清洁能源，实现微网多目标运行，保证微网多态的稳定性，必须解决模态切换时由过电流和暂态电压峰值突变造成的电能质量恶化问题，必须针对微网内部动态特性复杂，运行结构多变以及控制目标多样化的特性，基于逆变型微源的分布式控制实现多目标微网多态运行的无扰动切换。

发明内容