[发明专利]一种交直流混合微电网数据驱动控制方法

说明书

本发明公开一种交直流混合微电网数据驱动控制方法，克服在基于逆变器的复杂互联交直流微电网中，存在的不确定动力学和扰动等问题。首先面对难以获得足够精准的系统模型信息，设计一种数据驱动无模型自适应电压控制器，用于互联的交直流混合微电网中的功率变换器中，从而解决交直流微电网之间的比例功率分配问题以及恢复交流频率和直流电压至标称值。同时，针对现有的比例功率分配和电压(频率)同时调节技术的不足，在数据驱动无模型自适应电压控制器的基础上设计一种双下垂控制策略，在任意情况下的负载发生瞬变时，独立电源的变化都会保持很小。而且在微电网孤岛模式运行时，互联功率变换器仍然可以调节电压和频率达到稳定的工作状态。

技术领域

本发明涉及互联交直流混合微电网的协调功率分配领域，尤其涉及一种交直流混合微电网数据驱动控制方法。

背景技术

微电网可以将不同类型的分布式电源有效的组合起来为负荷供电，能够使分布式电源获得更高的利用率。随着分布式发电系统的迅速发展，直流负荷的日益增多，单纯的交流微电网或者直流微电网难以全面满足日益增长的用电需求。面对交流用电设备和直流用电设备共存的局势，需要多重的交直流变换来满足分布式电源和负荷的接入需求。为了降低交直流变换带来的输配电损失，提高系统电能质量和供电可靠性，以及更好的满足用户的多元用电需求，交直流混合微电网技术应运而生。将交直流混合微电网与互联功率变换器连接起来，是未来电力网络中一种很有前途的拓扑结构。

现有的交直流混合微电网的相关研究中，多是采用下垂控制方案对交直流混合微电网中的互联功率变换器进行控制。在下垂控制过程中，当系统中存在功率波动时，每个分布式电源都要参加系统的电压和频率调整，并且根据各自的下垂特性实时动态地调整各自的输出功率，在设计控制器时还需对系统进行建模，在复杂的互联电力系统中，获得足够精准的系统模型信息是非常困难的。数据驱动的无模型自适应控制算法通过使用输入、输出数据来实现系统的控制性能，无需对系统进行建模，为解决交直流混合微电网中互联功率变换器的设计提出了新的解决思路。

此外，现有的使用下垂控制研究中比例功率共享和电压频率调节无法同时达到。将功率变换器视为电压源，也不能准确的实现混合交直流混合微电网之间的比例功率共享；将功率变换器视为电流源时，不能参与电压和频率调节。尽管相关研究采用二次控制方案来恢复电压和频率，但是在交直流混合微电网中还没有被考虑。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种交直流混合微电网数据驱动控制方法，从而解决交直流混合微电网之间的比例功率分配问题，并且在微电网运行在孤岛模式时，互联功率变换器仍然可以调节电压和频率达到稳定状态。

本发明提供一种交直流混合微电网数据驱动控制方法包括如下步骤：

步骤1：基于互联功率变换器的数学模型，考虑到直流微电网部分的电压动态，忽略开关器件的导通电阻，对互联功率变换器进行动态线性化数据建模，获得等效的动态线性化数据模型；

步骤2：根据等效的动态线性化数据模型，设计数据驱动无模型自适应电压控制器，在不需要微电网精准模型的情况下，以实现交直流混合微电网中互联功率变换器的电压跟踪控制；

步骤3、在步骤2设计的数据驱动无模型自适应电压控制器作为控制策略内环的基础上，采用双下垂控制策略，结合有功功率命令管理和分配方法和下垂系数更新方案，通过互联功率变换器实现交直流混合微电网之间的比例功率共享并同时参与电压和频率的调节；

步骤4、采用PI控制器实现交流频率和直流电压的恢复，将微电网参考频率和参考电压与实际频率和实际电压做差之后作为PI控制器的输入，再与步骤3下垂控制器输出频率和输出电压相加得到参考电压产生的给定量，进而实现对互联功率变换器的二次控制。

在本发明的交直流混合微电网数据驱动控制方法中，所述步骤1包括：

步骤1.1：互联功率变换器的数学模型如下所示：