[发明专利]一种基于无扰动切换的微网多目标运行的优化控制方法

说明书

一种基于无扰动切换的微网多目标运行的优化控制方法，步骤一：对于多模态运行的切换系统，每个运行模态都有各自的控制器；步骤二：寻找一个容许控制α^*(t)，基于最优控制理论使性能指标函数(3)取为极小值；步骤三：孤岛运行模式的控制目标是抑制环流的同时均分功率；步骤四：考虑微网并网运行模态下的运行目标，设计相应的模态控制器，并且从孤岛运行模态切换到并网运行模态时的无扰动切换补偿控制器；本发明设计的无扰动切换补偿控制器可以保证系统的稳定性和平滑连续的暂态性能。

技术领域

本发明涉及电力电子、通信及控制技术领域，特别涉及一种基于无扰动切换的微网多目标运行的优化控制方法。

背景技术

微网技术(Microgrid)作为一项新技术可以消纳更多的可再生能源，并且可以联合电力电子装置的灵活性，结合先进的控制技术和网络技术，形成更高效更绿色的发电方式，是解决未来世纪能源和环境问题的关键技术之一，是实现能源互联网的关键节点。微网技术的发展对我国调整能源结构、保护环境、解决农村用能及边远地区用电、进行生态建设以及传统电网向智能电网的过渡等均具有重要意义。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。

微网是包括分布式能源(例如微型燃气轮机、燃料电池和PV等)、储能装置(飞轮、储能电容和电池)和柔性负荷的低压配电系统。它运行模态多，既可以以非自治方式与外部电网并网运行，又可以以自治方式孤岛运行，同时存在多种暂态(并网运行切换到孤岛运行、孤岛运行切换到并网运行)，因此，只有实现各类微源在复杂动态微网环境中的分布式协同控制，以确保微网多目标下的多模态多暂态稳定运行，才能提供微网多样化多目标的高质量供电服务，从而确保微网运行的经济性、环保性、稳定性、可靠性和动态性能，最大限度的发挥可再生能源的能力。

发明内容

为了解决微网系统多模态稳定运行的问题，保证微网模态切换的稳定性及切换过程中连续平滑的暂态性能，本发明的目的是提出一种基于无扰动切换的微网多目标运行的优化控制方法，针对微网不同运行模态的系统结构和控制目标，并采用无扰动切换控制方法设计无扰动补偿控制器实现微网并网运行和孤岛运行模态间的无扰动切换，保证切换时连续和平滑的暂态性能，解决微网多模态稳定运行的同时设计无扰动切换补偿控制器，实现多个控制器在模态切换时的连续性和协同性，提高切换时的暂态性能，真正达到模态间的无缝和平滑切换。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于无扰动切换的微网多目标运行的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对于多模态运行的切换系统，每个运行模态都有各自的控制器，对子系统i而言，控制器的状态方程如下：

其中x(t)∈Rⁿ是控制器i的状态向量，y(t)∈R^q是被控对象的输出，u_i(t) 是控制器的输出，r∈R^p是要被跟踪的参考信号。A_i B_i C_i D_i是控制器i 的系统矩阵；

为了实现无扰动切换，保证活跃模态切换到休眠模态时的连续性，考虑休眠模态控制器的状态方程如下：

其中α(t)∈R^p是无扰动切换补偿器，保证切换时控制的连续；