[发明专利]一种孤岛微网电压控制方法及控制器

说明书

本发明公开了一种孤岛微网电压控制方法及控制器，包括步骤：分别建立单相孤岛微网控制机构和三相孤岛微网控制机构的数学模型；将所述数学模型作为系统模型，以引入的参考模型为期望输出，将所述系统模型输出与参考模型输出的偏差反馈回自适应PID控制器中，自适应机构依据控制律向PID控制器发出调整信号，在线调整控制参数，使实际系统控制输出与期望输出一致。本发明采用模型参考自适应PID控制器，以引入的参考模型为期望输出，系统在运行中通过自适应律不断调整参数以达到与期望输出一致的效果，另外基于MIT律，性能指标不断优化达到最小值，保证了系统稳定性及抗干扰性。

技术领域

本发明属于电网控制技术领域，具体涉及一种孤岛微网电压控制方法及控制器。

背景技术

微电网技术具有为分布式电源的接入及消纳提供便利，有效解决偏远地区或海岛的供电问题等突出优势，自提出以来就得到了长足的发展。然而，当微电网孤岛运行时，尤其以风光等新能源发电以及电动汽车等新型负荷的快速发展使得微电网系统运行的不确定性显著增强。同时系统中存在的参数变化、检测误差等影响因素不可避免，通常难以建立控制对象的精确模型，这些未建模动态也会影响系统性能。那么，提高系统抗干扰性以维持稳定运行成为孤岛微网控制系统的关键问题。

对于孤岛微电网来说，控制系统的主要目标是无论系统处于正常运行或遭遇较大的负荷扰动的状态，都能够维持电压、功率在其额定值或参考值附近。所以控制器的性能优劣对于解决孤岛微网受外部扰动影响时，系统性能可能恶化的问题有重要作用。研究人员基于不同的设计出发点提出了多种控制方法来改善系统控制性能。现有技术中的控制方法在解决某些特定问题上表现出一定的优势，但控制系统复杂，且缺乏对微网系统中不确定因素的考虑，不适合大范围应用。

常规PID的控制虽具有机构简单，性能可靠，技术成熟等优点，被广泛应用于孤岛微网系统等各种工业控制系统中。但常规PID控制难以解决被控对象数学模型复杂、工作点发生大范围突变以及时变不确定性等系统问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种孤岛微网电压控制方法及控制器，通过模型参考自适应 PID控制技术，将PID控制器与自适应控制理论相结合，以适应现代电力系统更为复杂的工况和满足高指标的控制要求。采用模型参考自适应PID控制器，以引入的参考模型为期望输出，系统在运行中通过自适应律不断调整参数以达到与期望输出一致的效果，另外基于MIT 律，性能指标不断优化达到最小值，保证了系统稳定性及抗干扰性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种孤岛微网电压控制方法，包括以下步骤：

1)分别建立单相孤岛微网控制机构和三相孤岛微网控制机构的数学模型，将所述数学模型作为系统模型，以引入的参考模型为期望输出；

2)将所述系统模型输出与参考模型输出的偏差反馈回自适应PID控制器中，自适应机构依据控制律向PID控制器发出调整信号，在线调整控制参数，使实际的系统控制输出与期望输出一致。

进一步的，所述步骤1)中，所述单相孤岛微网控制机构包括：变换器、滤波器、内环电流控制器和外环电压控制器，分布式电源依次经变换器和滤波器与负荷的母线相连，负荷的输入端分别与内环控制单元和外环电压控制器相连，外环电压控制单元还与内环电流控制器相连，内环电流控制器与变换器的输入端相连。

进一步的，所述步骤1)中，所述三相孤岛微网控制机构包括变换器、滤波器、abc-dq变换单元、dq-abc变换单元、电流控制器和电压控制器，分布式电源依次经变换器、滤波器、公共连接点连接负荷，负荷的输入端还经abc-dq变换单元分别连接电流控制器和电压控制器，电流控制器和电压控制器均依次经dq-abc变换单元、PWM脉宽调制器与变换器的输入端相连。

进一步的，所述步骤1)中，单相孤岛微网控制机构的数学模型建立方式如下：