[发明专利]一种具有恒定功率负载的不确定性直流微电网模糊开关控制方法

说明书

本发明提供一种具有恒定功率负载的不确定性直流微电网模糊开关控制方法，提出一个基于模糊模型和并行分布式补偿方案来设计存储单元的注入电流，用来应对恒定功率负载的不确定问题。所提出的模糊开关控制器因为具有更复杂的构造形式而能够融合更多的系统信息，且其增益能够使用所开发的放松型线性矩阵不等式(LMI)设计方法得到保守性显著降低的控制设计可行解，有利于模糊控制方案的在线实施。本发明所面向的具有恒定功率负载的直流微电网可以由任何类型的具有参数不确定性，能够解决先前因系统模型中的不准确性以及由于计算延迟，量化效应和计算近似引起的控制器误差带来的技术问题。

技术领域

本发明属于电力系统自动化的技术领域，具体涉及一种具有恒定功率负载的不确定性直流微电网模糊开关控制方法。

背景技术

随着可持续电源在现代电力网络中的大量应用，将其组合成微电网结构从而简化电力管理与控制的思想，正受到研究学者越来越多的关注。由于传统的电力系统网络依赖于交流系统，因此对微电网的研究主要集中在其交流体系结构上。但与交流微电网相比，直流微电网由许多电源和DC/AC交换负载组成，通过电力电子转换器和滤波器连接在一起，具有效率高、无功功率和不发生谐波等优点。直流微电网中对恒定功率负载的研究对船舶电网，汽车和航天器应用以及感应电动机驱动都至关重要。为此需要设计一个新的控制策略，使得直流微电网中的恒功率负载输出能够满足控制和稳定要求。

电流分配和电压调节都是被用来稳定直流微电网，但是恒定功率负载的负阻抗特性会使整个微电网系统不稳定。目前，基于T-S模糊模型控制在复杂得非线性控制系统中应用较为普遍且取得了有效的控制效果。由于直流微电网具有非线性性质，通常用这特性来研究微电网系统的稳定性，用以减轻其不良影响得到好的效果。特别地，基于线性状态反馈控制器和线性矩阵不等式(LMI)等技术的进行控制增益设计的理论，使得使用闭环系统稳定性的线性控制理论被广泛应用。然而，这些都需要注入稳定电流用在所需的恒定功率负载上，以减轻不稳定的影响。而且由于恒定功率负载上参数的不确定性，能量存储系统模型中的不准确性以及由于计算延迟，量化效应和计算近似引起的控制器误差，都使得设计的控制器难以抵抗，引起系统不稳定。现亟需研究设计的控制器必须具有抗系统不确定性和实现抗控制器误差的鲁棒性，以减轻对恒定功率负载的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足进而提供了一种具有恒定功率负载的不确定性直流微电网模糊控制方法，通过一个基于模糊模型和并行分布式补偿方案来设计存储单元的注入电流，用来应对恒定功率负载的不确定问题；需要指出的是，所提出的模糊开关控制器因为具有更复杂的构造形式而能够融合更多的系统信息，且其增益能够使用所开发的放松型线性矩阵不等式设计方法得到保守性显著降低的控制设计可行解，有利于模糊控制方案的在线实施。此外，本发明所面向的具有恒定功率负载的直流微电网可以由任何类型的具有参数不确定性，能够解决先前因系统模型中的不准确性以及由于计算延迟，量化效应和计算近似引起的控制器误差带来的技术问题。

一种具有恒定功率负载的不确定性直流微电网模糊开关控制方法，包括如下步骤：

步骤1，建立单个直流微电网系统的动态模型；

步骤2，依据单个直流微电网的模型构建其整体动态模型；

步骤3，依据直流微电网的模型构建其对应的T-S模糊模型；

步骤4，设计基于开关控制器的直流微电网模糊控制律；

步骤5，求解模糊控制律所涉及的控制器和观测器的增益；

步骤6，将求解得到的控制器和观测器的控制增益赋值给回路，实现直流微电网上的最佳恒定功率负载和储能系统。

进一步地，步骤1中，直流微电网系统包含恒定功率负载CPL，直流源DC和能量存储系统ESS；