[发明专利]一种基于模糊神经元PID的微电网电压控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊神经元PID的微电网电压控制系统及方法，其中，控制系统包括：采集模块，用于实时采集微电网的电压、无功功率；单神经元PID控制模块，用于当所述电压与标准电压的偏差大于或等于预设阈值时，通过单神经元调整PID的比例、积分、微分系数，对所述电压进行校正；模糊控制模块，用于调整所述单神经元的神经元比例系数。本发明能够在微电网电压超出阈值时实现电压快速恢复到标准值。同时利用内置的学习算法更新神经元比例系数和PID控制器的参数值，使控制系统对复杂多变的微电网环境具有更强的适应力。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体涉及一种基于模糊神经元PID的微电网电压控制系统及方法。

背景技术

近年来人类对于能源的消耗量，特别是用于发电的能源总量正在飞速增长，根据2018年BP世界能源统计年鉴的数据显示，2017年中国全年发电量为6800TWH左右，占全球总发电量的26％，其中煤炭发电量接近60％。全球化石燃料的储量是有限的，按照目前的开采和消耗速度，不足百年一些化石燃料就会被人类全部消耗，此外大量燃烧化石燃料也会带来一系列环境问题，不符合可持续发展的要求，由此可见以化石燃料为主的能源消耗体系注定无法长久维持下去。为了减少二氧化碳的排放同时建立起可持续发展的经济体系，使用可再生能源发电的技术受到大家广泛关注。目前来看，世界发电能耗的总趋势是化石燃料使用占比下降，而可再生能源发电量正在上升，据统计2017年全球可再生能源发电占比已接近全球总发电量的10％，相比于2011年增长了一倍，并且仍然保持较快增长速率，在未来有望成为最主要的能源。

随着化石能源日渐枯竭，如风能、太阳能等可再生能源开始受到人们重视，在电力行业中，风力发电和光伏发电成为了分布式电源的主力，以分布式发电为基础的微电网技术得到发展。由于风电、光伏发电存在随机性和间歇性，需要采取相应的控制手段才能使微电网提供幅值稳定的电压。常用的微电网控制结构包括对等控制、主从控制和分层控制。

目前常见的大多数微电网以分层控制结构为主，分层控制一般包含3个控制层：一层控制是直接控制微源并网逆变器的控制层，通过脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号直接影响并网逆变器的输出电压，完成电压的一次调节；二层控制主要完成电压的修正量计算，控制微电网的模式切换等；三层控制主要是微电网的能量管理，优化微电网参数，实现微电网经济运行。

申请号为CN201811175117.8的专利申请公开了一种基于“虚拟复阻抗”的低压微电网控制策略,包括首先分析传统虚拟阻抗引入会造成较大的电压跌落现象，提出带有阻感比的下垂控制通用表达式，设计虚拟复阻抗，构造虚拟复阻抗的表达式，得到与阻感比r有关的虚拟复阻抗表达式,建立带有虚拟复阻抗的光伏并网逆变器数学模型,求出逆变器输出电压和等效输出阻抗，再根据系统总压降设置虚拟阻抗值,再求得逆变器新的电压值。本控制策略采用自适应虚拟阻抗调节微电网并联逆变器的等效输出阻抗，使阻抗趋于感性状态，虚拟阻抗可自适应调整取值，不仅减少了电压的跌落，也较好的实现了功率的均衡控制，降低了功率耦合，提高了微源运行时的电能质量。然而，其“虚拟复阻抗”仍然会使线路发生电压跌落的现象，而且专利中提出的方法没有涉及到发生电压下垂后如何进行恢复控制的方法，难以构成完整的微电网控制策略。

因此，现有技术中开始引入PID控制微电网，以使微电网的电压维持在合理的范围内。然而，传统PID算法实现的电压控制中PID参数固定，存在无法适应复杂多变的微电网环境这一问题。

故，针对现有技术的缺陷，如何实现微电网电压的有效控制，以适应复杂多变的微电网环境是本领域亟待解决的问题。

发明内容