[发明专利]一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法及系统

权利要求书

1.一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对各变换器进行采样，得到每个变换器自身的输出电压U_oi和输出电流I_oi，并计算出每个变换器与给定电压U_ref的电压偏差Δv；其中，U_oi为第i个分布式单元所对应的变换器的输出电压，I_oi为第i个分布式单元所对应的变换器的输出电流；

步骤S2：针对每个变换器，将其输出电流I_oi以及电压偏差Δv送入作为电压补偿控制器的第一模糊控制器，输出模糊控制器输出量电压偏差δV，令新的电压给定值为V＝V_ref+δV；其中，V_ref为直流母线电压的给定值；

步骤S3：获取所有分布式单元的归一化输出电流值I_oi/k_i，计算系统的平均值电流进而获取每个变换器与平均值电流的偏差ΔI；其中，k_i为第i个分布式单元所对应的变换器的功率容量比，n为系统内分布式单元的数量；

步骤S4：针对每个变换器，将变量ΔI送入作为功率分配控制器的第二模糊控制器，得到下垂系数的修正量δR，再经过积分器，得到新的下垂系数R'＝R+∫δR；其中，R表示初始下垂系数；

步骤S5：将新的电压给定值与新的下垂系数作用到传统下垂控制中，得到第i个分布单元所对应的变换器经过电压补偿和功率分配环节后的改进下垂控制的表达式：V_{ref_i}＝V-I_oiR'＝V_ref+δV-I_oi*(R+∫δR)；

所述第一模糊控制器为二维模糊控制器；

所述第一模糊控制器按如下步骤进行设计：

步骤SA1：确定第一模糊控制器的输入量I_oi、Δv和输出量δV，将其进行模糊化，定义模糊子集为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；

步骤SA2：定义输入输出隶属度函数，并建立模糊推理规则；其中，I_oi和δV采用梯形函数和三角形函数作为隶属度函数，Δv采用三角形函数作为隶属度函数；其中模糊推理规则按照两点要求建立：其一，输出电流越大，说明电压跌落越大，因此需要的电压补偿量越大；其二，电压偏差越大，说明电压跌落越大，需要的电压补偿量越大；

步骤SA3：确定反模糊化方法，为了得到平滑的输出量，采用重心法完成第一模糊控制器的设计；

所述第二模糊控制器为一维模糊控制器；

所述第二模糊控制器按如下步骤进行设计：

步骤SB1：确定第二模糊控制器的输入量ΔI和输出量δR，将其进行模糊化，定义模糊子集为{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}，分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；

步骤SB2：定义输入输出隶属度函数，并建立模糊推理规则；其中采用三角形函数作为输入量ΔI和输出量δR的隶属度函数；其中模糊推理规则按照以下要求建立：电流偏差越大，输出下垂系数调整量越大；

步骤SB3：确定反模糊化方法，为了得到平滑的输出量，采用重心法，完成模糊控制器的设计。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配方法，其特征在于，还包括步骤S6：针对第i个分布式单元，将改进下垂控制的表达式V_{ref_i}送入初级控制器中电压控制环的给定，并将电压环的输出作为电流环的给定，将电流环的输出移相角进行PWM调制，生成本分布式单元中变换器四个开关管的驱动波形。

3.一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配系统，其特征在于，包括n个分布式单元，每个分布式单元中均包括直流电源与移相全桥控制DC-DC变换器，直流电源通过移相全桥控制DC-DC变换器与直流母线相连，直流母线上并联有阻性负载；系统采用分布式控制，每个移相全桥控制DC-DC变换器中均设有基于传统下垂控制的初级控制器以及包含有电压补偿和功率分配环节组成的次级控制器；

其中，所述次级控制器运行如权利要求1或2所述的方法。

4.根据权利要求3所述的一种基于模糊控制的直流微电网电压补偿和功率分配系统，其特征在于，所述初级控制器运行如下方法步骤：

针对第i个分布式单元，将改进下垂控制的表达式V_{ref_i}送入初级控制器中电压控制环的给定，并将电压环的输出作为电流环的给定，将电流环的输出移相角进行PWM调制，生成本分布式单元中变换器四个开关管的驱动波形。