[发明专利]一种基于PWM模型预测的直流微网群功率优化策略

说明书

本发明公开了一种基于PWM模型预测的直流微网群功率优化策略，为降低功率损耗，平衡因子网功率突变或母线故障引起的群级功率失衡，提出一种以最小损耗为目标，具有自适应分配系数的优化策略，通过对各子网预测功率的修正，实现直流微网群功率的协调与优化，为预测各子网功率变化情况，提出基于PWM模型预测，减少了遍历所有母联变换器状态过程，从而降低了在线运算量。

技术领域

本发明属于直流微网群能量协调与优化技术领域，具体涉及一种基于PWM模型预测的直流微网群功率优化策略。

背景技术

直流微电网契合智能电网的发展需求，是未来电网的重要组成部分，但分布式电源固有的波动性和随机性等特点，无法完全实现与交流电网的友好并接。为改善直流微电网与交流配电网的友好对接，将地理位置归属一致的直流微电网互联，辅以储能形成直流微电网群，实现多个直流微电网的互联与能量互济，提高了单一直流微电网供电效率和可靠性，但多个直流子网的接入增加了微网群的功率协调控制的难度，同时也增加了能量损耗。为降低能量损耗，直流微网群能量的协调与优化通常转化为单目标、多约束或者多目标、多约束的优化问题，通过构建目标函数实现对能量优化的目的。

传统有限集模型预测具有良好的控制效果和鲁棒性，但需要遍历变换器的所有工作状态，根据寻优约束寻找最优控制矢量，因此传统模型预测在线计算量大，同时开关频率亦不固定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PWM模型预测的直流微网群功率优化策略，解决了传统模型预测控制在线计算量大、频率不固定的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于PWM模型预测的直流微网群功率优化策略，具体按照以下步骤实施：

步骤1、根据母联变换器的等值电路的工作状态，划分子网的运行模式，建立母联变换器电感电流增量与电感电流、参考值及其二次修正量的等价关系；

步骤2、计算下一时刻开关管的导通时间增量，推导出下一时刻开关管导通时，电压模型和电流模型对应的开关管导通占空比，列出同一预测模型下开关管占空比表达式；

步骤3、根据预测模型得到的电流量，计算各子网功率变化量，进而得到直流微网群总功率变化量；

步骤4、对微网群总功率变化量进行优化配置，以微网群最小损耗为目标对各子网功率变化量进行二次分配，根据二次分配的各子网功率变化量，求解各子网电压电流的二次修正量。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：

步骤1.1、根据母联变换器的等值电路中G₁和G₂两个开关管不同的导通状态，得到母联变换器的四种不同工作状态；从而将子网划分为两种运行模式，Boost模式和Buck模式；

步骤1.2、当IGBT开关管G₂导通，IGBT开关管G₁关断时，母联变换器工作在输出(Boost)模式，据此得到KVL方程，如式(1) 所示；

式(1)中，u_j为j#子网母线电压；i_Lj为母联变换器电感电流； L_j为j#子网变换器等效电感，R_L为j#子网变换器等效电阻；

由式(1)可得，Boost模式下，IGBT开关管G₂导通所对应的母联变换器的电感电流增量Δi_Lj，如式(2)所示；

式(2)中，Δt_u为IGBT开关管G₂导通时间增量；