一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统及方法，应用于非车载充放电机实现电动汽车友好稳定的充放电控制。非车载充放电机采用双向DC/DC和DC/AC两级式主电路拓扑，在双向DC/AC接口中引入基于哈密顿原理的虚拟同步机控制方法，通过有功调节控制、转子运动控制、磁链控制、虚拟阻抗控制、电压电流环控制实现了充放电的无源化控制。本发明专利技术将哈密顿控制方法与虚拟同步机技术相结合，为非车载充放电提供了一种同时具备无源性和惯量友好性的新型控制系统，有利于充分发挥电动汽车的能源属性，提高对电动汽车与电网双向友好互动的能力，可为电动汽车参与电网频率、电压调节提供稳定可靠的接口保障。

An off board charging and discharging control system and method based on Hamiltonian control principle

【技术实现步骤摘要】
一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统及方法
本专利技术涉及非车载充电机领域，特别是一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统及方法。
技术介绍
近年来，电动汽车迅猛发展，其密集接入对电网带来了巨大挑战。电动汽车具备用电和储能两种能源属性，既是能源消费者也是能源供给者，充分利用大规模电动汽车接入时的能源属性，实现电动汽车充电集群的友好接入，对提高电动汽车的接入能力，保证电网安全稳定运行至关重要。虚拟同步机作为友好的电网接口，在电动汽车接入中发挥了越来越重要的作用。一种基于V2G技术的电动汽车参与电网调频控制方法(CN107196318A)、一种基于准PR控制的电动汽车虚拟同步机快充方法(CN1088879893A)、一种应用于电动汽车充电桩的负荷虚拟同步发电机系统及其控制方法(CN108599175A)、一种电动汽车储能充放电虚拟同步电机控制方法(CN104953686B)均提出了基于虚拟同步技术的充(放)电控制，但这些控制中没有考虑控制的无源性，控制设备参数的不合理将会导致电力系统的不稳定。专利技术内容本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统，其特征在于：包括有功调节控制模块、转子运动控制模块、磁链及虚拟阻抗控制模块、电压电流环控制模块，/n所述的有功调节控制模块，用于根据电池运行特点与电网需求，调节输出，以跟踪功率给定的参考值P

【技术特征摘要】
1.一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统，其特征在于：包括有功调节控制模块、转子运动控制模块、磁链及虚拟阻抗控制模块、电压电流环控制模块，
所述的有功调节控制模块，用于根据电池运行特点与电网需求，调节输出，以跟踪功率给定的参考值Pm0；
转子运动控制模块，用于模拟同步发电机的惯性和阻尼；
磁链及虚拟阻抗控制模块，用于对输出虚拟阻抗的暂态x'dΣ和稳态xdΣ进行控制，以及根据哈密顿控制理论实现无源非线性控制；
电压电流环控制模块，用于对外环电压和内环电流进行双环解耦控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统，其特征在于：所述的非车载充放电主电路采用双向DC/DC和DC/AC两级式主电路拓扑，DC/DC采用非隔离拓扑结构，DC/AC采用MMC多电平结构，并基于LC滤波器接入交流电网。


3.根据权利要求1所述的一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统，其特征在于：有功调节控制模块调节输出以跟踪给定的功率率参考值Pm0，并通过引入具有Ts时间常数的一阶惯性环节避免功率冲击，其控制的动态方程如下式：



其中功率控制量ug根据哈密顿控制理论确定，表征如下式所示：



式中：z2＝(δs-δ)+(Pm-Pms)，δs、Pms分别为期望的稳态功角值和功率值，δ、Pm分别为虚拟控制的功角和机械功率。


4.根据权利要求1所述的一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统，其特征在于：转子运动控制模块，采用二阶机电运动方程形式，其表达式如下：






式中：ω0代表系统稳态频率，D为虚拟阻尼，M为虚拟惯量。


5.根据权利要求1所述的一种基于哈密顿控制原理的非车载充放电控制系统，其特征在于：磁链采用发电机一阶励磁控，并根据哈密顿控制理论确定非线性控制量uf，所述磁链控制动态方程和非线性控制量uf的确定公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟东，李磊，李晓辉，陈彬，李丹，杨光，梁彬，刘小琛，邹琪，刘洋洋，赵庆来，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12