直流微电网非线性控制方法、装置、存储介质及系统制造方法及图纸

本申请实施例提供一种直流微电网非线性控制方法、装置、存储介质及系统。该方法包括：基于恒功率负载动态方程，建立恒功率负载的非线性动态模型；对直流微电网系统中的可调控电压源建立可调控电压源模型，并建立所述可调控电压源的非线性控制器模型；根据所述非线性动态模型和非线性控制器模型获取线性矩阵不等式，基于所述线性矩阵不等式获取二次型李雅普诺夫函数，利用所述二次型李雅普诺夫函数确定所述直流微电网系统的稳定域；根据所述稳定域对所述非线性控制器模型的控制参数进行调节，直至得到所述直流微电网系统的最大稳定域，确定与所述最大稳定域对应的目标控制参数。本申请可以提高直流微电网系统的稳定性。请可以提高直流微电网系统的稳定性。请可以提高直流微电网系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
直流微电网非线性控制方法、装置、存储介质及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及一种直流微电网非线性控制方法、装置、存储介质及系统。

技术介绍

[0002]直流微电网具有方便多类型电源、负荷的灵活即插即用，有利于各种可调资源的协调控制，增强系统能源转换效率等优点，因此获得了学术界和工业界广泛关注与示范应用。作为多类型电源、负荷与直流微电网的接口，电力电子换流器具有高灵活可控性。然而，当向一类重要负荷如医院、大数据中心供电时，直流微电网一般采用恒功率供电模式，即恒功率控制电力电子换流器向负荷供电。恒功率负载具有负阻抗特性，对直流微电网的稳定性具有负面影响。
[0003]一般采用小信号建模分析法，建立直流微电网的小信号线性方程组，并基于状态空间矩阵特征值，设计线性控制器，然而该类线性控制器并不能满足大扰动下的直流微电网稳定性能等要求。由上可知，当直流微电网含有恒功率负载时，恒功率负载的负阻抗特性可能会导致直流微电网的动态失稳。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种直流微电网非线性控制方法、装置、存储介质及系统，可以提高直流微电网系统的稳定性。
[0005]本申请实施例提供一种直流微电网非线性控制方法，应用于直流微电网系统，所述直流微电网系统包括可调控电压源和多个恒功率负载，所述多个恒功率负载与所述可调控电压源连接，所述可调控电压源包括非线性控制器，所述方法包括：
[0006]基于恒功率负载动态方程，建立恒功率负载的非线性动态模型；
[0007]对直流微电网系统中的可调控电压源建立可调控电压源模型，并建立所述可调控电压源的非线性控制器模型；
[0008]根据所述非线性动态模型和非线性控制器模型获取线性矩阵不等式，基于所述线性矩阵不等式获取二次型李雅普诺夫函数，利用所述二次型李雅普诺夫函数确定所述直流微电网系统的稳定域；
[0009]根据所述稳定域对所述非线性控制器模型的控制参数进行调节，直至得到所述直流微电网系统的最大稳定域，确定与所述最大稳定域对应的目标控制参数。
[0010]在一些实施例中，所述直流微电网系统还包括多个滤波器，所述恒功率负载通过对应位置的滤波器与所述可调控电压源连接，所述滤波器包括滤波电感、滤波电容和滤波电阻，所述滤波电阻通过所述滤波电感与所述滤波电容连接，所述基于恒功率负载动态方程，建立恒功率负载的非线性动态模型，包括：
[0011]建立所述恒功率负载通过对应滤波器连接到直流母线的恒功率负载动态方程，所述恒功率负载动态方程是关于可调控电压源的电压、滤波电容两端的电压、通过滤波电感
的电流、滤波电阻、恒功率负载的功率值、通过恒功率负载的电流以及第一电流控制环时间常数的方程；
[0012]将所述恒功率负载动态方程转换为基于系统运行点或平衡点的恒功率负载的非线性动态模型，所述非线性动态模型是关于可调控电压源的电压变化量、滤波电容的电压变化量、滤波电感的电流变化量以及通过恒功率负载的电流变化量的方程。
[0013]在一些实施例中，所述可调控电压源还包括电源变换器，所述电源变换器与所述非线性控制器连接，所述非线性控制器包括电压控制器和电流控制器，所述电压控制器与所述电流控制器连接，所述电源变换器包括第一电感，所述对直流微电网中的可调控电压源建立可调控电压源模型，包括：
[0014]建立所述电流控制器的闭环电流动态模型，所述闭环电流动态模型是关于流经第一电感的电流和电流参考值的模型；
[0015]建立所述电压控制器的电压控制外环曲线，所述电压控制外环曲线是关于电流参考值、额定电流值、下垂系数、可调节电压源的输出电压的参考值以及可调节电压源的输出电压的多项式下垂曲线；
[0016]根据所述闭环电流动态模型和电压控制外环曲线，获取所述可调控电压源连接到直流母线上的可调控电压源模型，所述可调控电压源模型是关于滤波电容的电容值大小、可调节电压源的输出电压、流经第一电感的电流以及流经滤波电感的电流的模型。
[0017]在一些实施例中，所述建立所述可调控电压源的非线性控制器模型，包括：
[0018]根据所述闭环电流动态模型和电压控制外环曲线，建立所述可调控电压源的非线性控制器模型，所述非线性控制器模型是关于第二电流控制环时间常数、额定电流值、下垂系数、可调节电压源的输出电压的参考值、可调节电压源的输出电压、流经第一电感的电流的模型。
[0019]在一些实施例中，所述根据所述非线性动态模型和非线性控制器模型获取线性矩阵不等式，基于所述线性矩阵不等式获取二次型李雅普诺夫函数，利用所述二次型李雅普诺夫函数确定所述直流微电网系统的稳定域，包括：
[0020]根据非线性动态模型和非线性控制器模型，获取含有可调控电压源和恒功率负载的直流微电网动态方程组，所述直流微电网动态方程组是关于状态变量矢量和状态空间矩阵的方程组，所述状态空间矩阵包含直流母线电压的非线性函数；
[0021]将所述状态空间矩阵转换为一组线性矩阵；
[0022]获取所述一组线性矩阵的公共矩阵，基于所述一组线性矩阵及公共矩阵获取所述二次型李雅普诺夫函数，所述二次型李雅普诺夫函数是关于状态变量矢量和公共矩阵的函数；
[0023]基于所述二次型李雅普诺夫函数确定所述直流微电网动态方程组的稳定域。
[0024]在一些实施例中，所述公共矩阵通过可行性求解器函数得到。
[0025]本申请实施例还提供一种直流微电网非线性控制装置，应用于直流微电网系统，所述直流微电网系统包括可调控电压源和多个恒功率负载，所述多个恒功率负载与所述可调控电压源连接，所述可调控电压源包括非线性控制器，所述装置包括：
[0026]第一建立模块，用于基于恒功率负载动态方程，建立恒功率负载的非线性动态模型；
[0027]第二建立模块，用于对直流微电网系统中的可调控电压源建立可调控电压源模型，并建立所述可调控电压源的非线性控制器模型；
[0028]第一确定模块，用于根据所述非线性动态模型和非线性控制器模型获取线性矩阵不等式，基于所述线性矩阵不等式获取二次型李雅普诺夫函数，利用所述二次型李雅普诺夫函数确定所述直流微电网系统的稳定域；
[0029]第二确定模块，用于根据所述稳定域对所述非线性控制器模型的控制参数进行调节，直至得到所述直流微电网系统的最大稳定域，确定与所述最大稳定域对应的目标控制参数。
[0030]本申请实施例还提供一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在计算机上执行时，使得所述计算机执行本申请实施例提供的直流微电网非线性控制方法。
[0031]本申请实施例还提供一种直流微电网系统，包括可调控电压源、多个恒功率负载和多个滤波器，每个所述恒功率负载通过对应位置的滤波器连接到直流母线，所述可调控电压源包括非线性控制器和电源变换器，所述非线性控制器通过所述电源变换器连接到所述直流母线。
[0032]在一些实施例中，所述非线性控制器包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流微电网非线性控制方法，其特征在于，应用于直流微电网系统，所述直流微电网系统包括可调控电压源和多个恒功率负载，所述多个恒功率负载与所述可调控电压源连接，所述可调控电压源包括非线性控制器，所述方法包括：基于恒功率负载动态方程，建立恒功率负载的非线性动态模型；对直流微电网系统中的可调控电压源建立可调控电压源模型，并建立所述可调控电压源的非线性控制器模型；根据所述非线性动态模型和非线性控制器模型获取线性矩阵不等式，基于所述线性矩阵不等式获取二次型李雅普诺夫函数，利用所述二次型李雅普诺夫函数确定所述直流微电网系统的稳定域；根据所述稳定域对所述非线性控制器模型的控制参数进行调节，直至得到所述直流微电网系统的最大稳定域，确定与所述最大稳定域对应的目标控制参数。2.根据权利要求1所述的直流微电网非线性控制方法，其特征在于，所述直流微电网系统还包括多个滤波器，所述恒功率负载通过对应位置的滤波器与所述可调控电压源连接，所述滤波器包括滤波电感、滤波电容和滤波电阻，所述滤波电阻通过所述滤波电感与所述滤波电容连接，所述基于恒功率负载动态方程，建立恒功率负载的非线性动态模型，包括：建立所述恒功率负载通过对应滤波器连接到直流母线的恒功率负载动态方程，所述恒功率负载动态方程是关于可调控电压源的电压、滤波电容两端的电压、通过滤波电感的电流、滤波电阻、恒功率负载的功率值、通过恒功率负载的电流以及第一电流控制环时间常数的方程；将所述恒功率负载动态方程转换为基于系统运行点或平衡点的恒功率负载的非线性动态模型，所述非线性动态模型是关于可调控电压源的电压变化量、滤波电容的电压变化量、滤波电感的电流变化量以及通过恒功率负载的电流变化量的方程。3.根据权利要求2所述的直流微电网非线性控制方法，其特征在于，所述可调控电压源还包括电源变换器，所述电源变换器与所述非线性控制器连接，所述非线性控制器包括电压控制器和电流控制器，所述电压控制器与所述电流控制器连接，所述电源变换器包括第一电感，所述对直流微电网中的可调控电压源建立可调控电压源模型，包括：建立所述电流控制器的闭环电流动态模型，所述闭环电流动态模型是关于流经第一电感的电流和电流参考值的模型；建立所述电压控制器的电压控制外环曲线，所述电压控制外环曲线是关于电流参考值、额定电流值、下垂系数、可调节电压源的输出电压的参考值以及可调节电压源的输出电压的多项式下垂曲线；根据所述闭环电流动态模型和电压控制外环曲线，获取所述可调控电压源连接到直流母线上的可调控电压源模型，所述可调控电压源模型是关于滤波电容的电容值大小、可调节电压源的输出电压、流经第一电感的电流以及流经滤波电感的电流的模型。4.根据权利要求3所述的直流微电网非线性控制方法，其特征在于，所述建立所述可调控电压源的非线性控制器模型，包括：根据所述闭环电流动态模型和电压控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李章溢，孙瑞，梁秋洪，张亮，肖健夫，刘旺梅，刘明爽，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：