[发明专利]基于模糊PID下垂控制的孤岛电网优化功率分配方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊PID下垂控制的孤岛电网优化功率分配方法，步骤包括构建加入模糊PID控制器的微电网模型、设定微电网模型中各个分布式电源参数、采集电网运行时各并联逆变器输出的电压及频率并构建模糊PID控制器的输入集、利用模糊规则对下垂控制模型的输入参数进行整定并获取新的输入参数、将新的输入参数输入下垂控制模型中并根据输出结果获取优化参数、根据优化参数调整微电网模型对应电力系统逆变器的电压和频率；本发明能够对输出功率能够合理分配，使电压和频率的偏差得到有效的解决，提高了系统的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及微电网发电控制系统和电力电子控制技术领域，尤其涉及一种基于模糊PID 下垂控制的孤岛电网优化功率分配方法。

背景技术

下垂控制(Droop control)是通过模拟传统电力系统中同步发电机下垂外特性对逆变器实施控制的一种方法。系统在孤岛和并网两种模式下逆变器均采用下垂控制策略，在微网运行模式切换时不需要进行控制策略的切换，控制上具有连续性有利于微网运行模式的平滑切换。运行过程中逆变器输出的实际值与参考值比较，根据下垂特性调节使输出值逼近参考值。

如图1所示，目前，低压微电网分布式电源并联线路呈阻性。阻性线路导致系统会出现一定的电压偏差，电压与无功为线性关系且各DG之间的线路等效阻抗不同，从而影响系统的无功调节和分布式电源(Distributed Generation，简称DG)之间的无功分配。

下垂系数的选择对系统的有功功率和无功功率调节有较大影响，较大的下垂系数使功率调节时波动明显，有功分配会产生偏差；较小的下垂系数功率调节不会有明显波动，但对功率调节影响程度较弱，无法合理分配。

目前参数优化的算法有：模糊逻辑控制，神经网络算法，遗传算法，蚁群算法，粒子群算法等。模糊逻辑控制技术具有适用范围广、对时变负载具有一定的鲁棒性的特点，具有快速响应性并能够在极短时间内实现动态调节。模糊控制器包括四部分：

模糊化。主要作用是选定模糊控制器的输入量，并将其转换为系统可识别的模糊量，具体包含以下三步：第一，对输入量进行满足模糊控制需求的处理；第二，对输入量进行尺度变换；第三，确定各输入量的模糊语言取值和相应的隶属度函数。

规则库。根据人类专家的经验建立模糊规则库。模糊规则库包含众多控制规则，是从实际控制经验过渡到模糊控制器的关键步骤。

模糊推理。主要实现基于知识的推理决策。

解模糊。主要作用是将推理得到的控制量转化为控制输出。

但是，采用模糊控制器进行孤岛电网优化功率在微电网发电控制领域却鲜有研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模糊PID下垂控制的孤岛电网优化功率分配方法，能够对输出功率能够合理分配，使电压和频率的偏差得到有效的解决，提高了系统的稳定性和可靠性。

本发明采用的技术方案为：

基于模糊PID下垂控制的孤岛电网优化功率分配方法，包括以下步骤：

A、构建加入模糊PID控制器的微电网模型：微电网模型的下垂控制模型由功率环和电压电流双环构建并加入了频率补偿、电压补偿以及模糊PID控制器；

B、设定微电网模型中各个分布式电源的容量、线路参数、给定电压和给定频率；

C、采集电网运行时各并联逆变器输出的电压及频率，将其与给定值对比形成偏差项和偏差率，构建模糊PID控制器的输入集：计算每个分布式电源的频率偏差e_f(t)、频率偏差率e_cf(t)、电压偏差e_v(t)和电压偏差率e_cv(t)，每个分布式电源的偏差和偏差率计算公式如下：