[发明专利]电池测试直流微网分数阶模型预测虚拟惯性控制方法

权利要求书

1.电池测试直流微网分数阶模型预测虚拟惯性控制方法，其特征在于，所述方法包括：

首先采用虚拟电容来增加惯性，模拟同步发电机特性，提出虚拟惯性控制；然后用分数阶虚拟惯性环节代替传统一阶惯性环节；通过建立分数阶模型预测控制器，提出虚拟直流电流补偿方法，实现在直流母线电压波动的情况下实时改变虚拟惯性控制(VIC)中的虚拟参考电流，进一步增大系统惯性，达到抑制直流母线电压波动的目的，实现如下：

采用分数阶定义，在有限步长内，建立分数阶虚拟惯性方程(FO-VIC)的状态空间表达式，虚拟惯量方程可写为

其中，k_D表示阻尼系数，直流电流参考且k_d为下垂系数，u₀表示额定电压，u_dc表示直流母线电压，i₀表示直流母线电流，表示虚拟电压参考，C_vir为虚拟电容，为虚拟电容电压参考，

式一可以被改写成离散的状态空间模型

其中，T_s为采样时间，

式二可以改写为矩阵形式

其中，

其中，A₀＝(T_sⁿ(A-I)-C₁I)，A_j＝-c_j+1I(j0)，

为了消除积分项引入的静态误差，将式三转换为增量形式

系统的一个预测模型可以表示为

为了稳定直流母线电压，代价函数可以设计为

其中，λ₁和λ₂分别代表直流链路电压和直流链路电流变化的权重系数，Δu(k+i|k)和分别表示k时刻的电压和直流链路电流误差，在式六中，第一项确保直流母线电压的快速恢复，而后一项用于最小化VIC的输出成本；直流母线电压的变化应限制在一定范围内；因此，优化问题可以描述为式七

代价函数可以重写为

其中Γ_y和Γ_i表示电压和电流变化的权重系数，R(k+1)是k+1时刻参考输出，且表示为

求解，得到k时刻的最优序列为

其中，

上述最优序列就是分数阶MPC控制器求解的结果，将式九代入到虚拟惯性控制式一中，实现对参考电流的实时调整，以增强直流母线电压波动抑制的能力。

2.根据权利要求1所述的电池测试直流微网分数阶模型预测虚拟惯性控制方法，其特征在于，

虚拟惯性控制是通过引入虚拟电容器来模拟了同步发电机的P-f下垂控制，这里是电压和电流的I-U下垂；用虚拟电容模拟了同步发电机的惯性系数J，这里用C_vir表示；同时模拟同步发电机的阻尼特性，这里用电流阻尼系数k_D表示；因此虚拟惯性控制可以表示为

其中k_d表示下垂系数，且u₀表示额定电压，u_dc直流母线电压，i₀表示直流母线电流，表示虚拟电压参考。