[发明专利]一种多直流电力弹簧分层控制方法

权利要求书

1.一种多直流电力弹簧分层控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据多直流电力弹簧主电路拓扑结构，构建上层控制器，其中，多直流电力弹簧主电路由M段直流母线通过线路阻抗连接构成，所述直流母线由直流电力弹簧、非关键负载和关键负载构成，所述直流电力弹簧由储能电池、单相DC/DC变换器和LC滤波器构成；

S2、基于直流电力弹簧开关状态的简化模型，获取直流电力弹簧的离散预测模型，并建立以电感电流为控制变量的目标函数，以构建下层控制器；

S3、上层控制器输出电感电流参考值给下层控制器，对目标函数进行求解，得到多直流电力弹簧开关状态的最优解；

S4、根据多直流电力弹簧开关状态的最优解，控制多直流电力弹簧中各单相DC/DC变换器的工作状态；

所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、由多直流电力弹簧主电路拓扑结构，得到各直流母线电流以及各直流电力弹簧的电感电流；

S12、定义直流母线电流为平滑输出量、直流母线电流参考值为平滑输出量参考值，设计反馈控制律，得到反馈量；

S13、分别定义状态变量为直流电力弹簧输出电压、定义控制变量为电感电流，得到多直流电力弹簧的系统可逆动态方程；

S14、反馈量输入可逆动态方程，获取控制变量参考值，即电感电流参考值，完成上层控制器的构建。

2.根据权利要求1所述的一种多直流电力弹簧分层控制方法，其特征在于，所述直流母线电流为：

其中，V_x和i_x分别表示第x段直流母线的电压和电流，V_x+1和i_x+1分别表示第(x+1)段直流母线的电压和电流，R_Cx和i_cx分别表示第x段直流母线关键负载的电阻和电流，V_ESx、R_Nx和i_Nx分别表示第x段直流母线的DCES输出电压、非关键负载的电阻和电流，R_x表示第x段直流母线的线路电阻，R_x+1表示第(x+1)段直流母线的线路电阻；

所述直流电力弹簧的电感电流为：

其中，i_Lx表示直流电力弹簧中LC滤波器的电感电流。

3.根据权利要求2所述的一种多直流电力弹簧分层控制方法，其特征在于，所述反馈控制律为：

其中，K₁、K₂和K₃均表示控制参数，t表示时间，y表示平滑输出量，y_ref表示平滑输出量参考值，和分别表示平滑输出量参考值的一阶导数和二阶导数，和分别表示平滑输出量的一阶导数和二阶导数，和即为反馈量。

4.根据权利要求3所述的一种多直流电力弹簧分层控制方法，其特征在于，所述系统可逆动态方程为：

其中，w表示可逆动态方程的状态变量，u表示可逆动态方程的控制变量，V_G表示直流微电网电压，R_x和L_x分别表示第x段直流母线的线路电阻和线路电感，V_Nx和i_Nx分别表示第x段直流母线非关键负载的电压和电流，表示微分算子。

5.根据权利要求4所述的一种多直流电力弹簧分层控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、基于直流电力弹簧开关状态的简化模型，得到直流电力弹簧的离散预测模型，以求取实时电感电流；

S22、建立目标函数，所述目标函数的控制变量为直流电力弹簧的电感电流；

S23、实时电感电流输入目标函数，以跟踪上层控制器输出的电感电流参考值，完成下层控制器的构建。