[发明专利]一种基于模型预测控制的孤岛微电网电压频率控制方法

说明书

本发明提出了一种基于模型预测控制的孤岛微电网电压频率控制方法，所述微电网包括：光伏发电单元、储能单元、电力变换器单元及负荷。控制系统包括有模型预测控制系统、蓄电池功率控制系统、光伏电池MPPT跟踪系统、逆变器控制器。该模型预测控制方法包括模型预测、滚动优化、反馈校正三个部分。其中，模型预测采用dq0坐标下的滤波器电压电流状态方程和负载电流预测，优化目标函数同时考虑了孤岛运行模式下的为微电网频率和电压，通过滚动优化找出预测步长内的满足网侧电压频率偏差最小的最优控制变量，反馈校正通过采样当前时刻的电网状态修正预测模型，防止模型失配和环境干扰引起的控制偏差。

技术领域

本发明是涉及电力系统领域的控制方法，尤其涉及一种基于模型预测控制的孤岛微电网电压频率控制方法。

背景技术

微电网是一种将分布式电源、负载、储能装置以及电力变换器以及监测控制系统结合在一起的小型系统。通过对微电网的运行控制，可以实现并网或孤岛运行。目前，微电网在孤岛运行条件下，由于具有很强的不确定性、时变性以及非线性，想要得到精确的数学模型是相当困难的，经典控制理论和现代控制理论虽然具有精确的理论设计方法和高的控制精度，但是都需要有控制对象的精确模型，所以控制效果不理想。因此微电网的电压频率控制对于孤岛微电网的经济性和稳定性都具有重要意义。

发明内容

本发明的在于克服现有技术存在的不足，提供一种微电网在孤岛运行方式下的交流侧电压和频率的稳定控制方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于模型预测控制的孤岛微电网电压频率控制方法，所述微电网包括控制单元、光伏发电单元、蓄电池储能单元、DC/DC变换器单元、逆变器单元和区域负荷；

其包括如下步骤：

(1)选取控制步长Nc*Ts，预测步长Np*Ts，其中，Ts为预测周期。

(2)控制单元接收微电网当前的状态变量值；

(3)控制单元中的反馈校正模块根据当前状态变量值，进行修正预测模型和目标函数中的加权系数；

(4)取k＝1；

(5)通过预测模型利用测得的状态变量预测第k个预测周期Ts的微电网状态变量；

(6)判断k值，若k≤Nc，选择第k个预测周期的控制变量值，若k＞Nc，沿用第Nc个预测周期的控制变量值；

(7)将所取的控制变量和预测的状态变量代入预测模型预测第k+1个预测周期的微电网状态变量；

(8)将k值加1，即k＝k+1；判断k值，若k＞Np，停止预测；若k≤Np，跳转至步骤(5)；

(9)确定出最优控制变量取值向量；其中最优控制变量取值确定要求如下：

在各时间节点状态变量满足规定约束的条件下目标函数最小；

(10)将最优控制变量下配至DC/DC变换器单元、逆变器单元执行；

下一个预测周期，由步骤(1)开始，重复以上步骤。

进一步地，步骤(2)所述状态变量值包括：微电网LC滤波器的电压电流。

进一步地，步骤(3)中，预测模型利用LC滤波器的电压电流状态方程，根据网侧电流电压修正负载等效阻抗，通过LC滤波器的电感和电容建立dq0坐标系下的电压电流状态方程，并将状态方程按控制步长离散化，实现了根据当前的LC滤波器的电压电流值预测下一个控制步长的网侧电压电流。

进一步地，步骤(3)述目标函数是电网频率偏差和电压偏差的加权和，加权系数根据上一时刻的偏差值确定，变量偏差越大加权系数越大，按偏差调整加权系数兼顾电压和频率的稳定。