基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，包括步骤：S1.确定负载电流参考值；S2.确定各源换流器支路的电流数学模型；S3.确定基于不确定与扰动估计的各源换流器支路的不确定动态模型；S4.确定基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制的参考模型以及误差方程；S5.根据各源换流器支路的不确定动态模型进行不确定干扰估计，得到不确定干扰估计结果；S6.计算VSC鲁棒下垂控制的控制律。本发明专利技术能够保证公共直流母线电压稳定在额定电压值并具有一定的抗扰能力，同时确保各个源换流器按照自身容量等比例合理承担负荷。源换流器按照自身容量等比例合理承担负荷。源换流器按照自身容量等比例合理承担负荷。

【技术实现步骤摘要】
基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法


[0001]本专利技术涉及直流配电网领域，具体涉及一种基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法。

技术介绍

[0002]直流配电网对于各类新能源接入具有一定的灵活性和便捷性，其中，作为承担整流作用的重要元件VSC(电压源换流器)，其控制对于直流配电网的稳定运行至关重要。
[0003]目前，在传统下垂控制方法下，各个VSC因各源换流器支路阻抗不同，难以按容量精确分配负载电流，而负荷分配不均则会对直流母线电压的稳定产生影响。传统下垂控制存在负载电流分配精度与直流母线电压稳定性相矛盾的不足。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，能够保证公共直流母线电压稳定在额定电压值并具有一定的抗扰能力，同时确保各个源换流器按照自身容量等比例合理承担负荷。
[0005]本专利技术的基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，包括如下步骤：
[0006]S1.确定负载电流参考值；
[0007]S2.确定各源换流器支路的电流数学模型；
[0008]S3.根据各源换流器支路的电流数学模型，确定基于不确定与扰动估计的各源换流器支路的不确定动态模型；
[0009]S4.根据各源换流器支路的不确定动态模型，确定基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制的参考模型以及误差方程；
[0010]S5.根据各源换流器支路的不确定动态模型进行不确定干扰估计，得到不确定干扰估计结果；
[0011]S6.根据负载电流参考值、VSC鲁棒下垂控制的参考模型、VSC鲁棒下垂控制的误差方程以及不确定干扰估计结果，计算VSC鲁棒下垂控制的控制律。
[0012]进一步，根据如下公式确定负载电流参考值：
[0013][0014]其中，I
iref
为各支路负载电流参考值；I
load
为公共直流母线上所承担的负载总电流；为直流配电网公共直流母线的电压设定值；V
bus
为公共直流母线的实际电压值；n
di
为正的下垂系数；n
si
为容量比例系数，所述n
si
为：S
i
为各源换流器的容量，
为系统参与运行的所有源换流器容量之和，l为所有源换流器的个数，i以及k均为标识符号。
[0015]进一步，根据如下公式确定各源换流器支路的电流数学模型：
[0016][0017]其中，I
dci
为第i个换流器的输出电流；为第i个换流器的输出电压参考值；Z
o
为支路总阻抗。
[0018]进一步，所述步骤S3，具体包括：
[0019]S31.对各源换流器支路的电流数学模型进行改进，得到改进后的电流数学模型：
[0020][0021]其中，L
‑1为拉普拉斯逆变换符号；*为卷积符号；τ
i
为第i个换流器的时间常数；s为复变量；V
dci
为第i个换流器的输出电压；f
i
为第i个换流器的运行过程中的不确定与扰动；所述
△
Z
oi
＝Z
oi
‑
Z
o0
，Z
oi
为第i个换流器支路的总输出阻抗，Z
o0
为第i个换流器支路的总输出阻抗的额定值；d
i
为参数不准确和系统未知扰动。
[0022]S32.对改进后的电流数学模型进行推导，得到各源换流器支路的不确定动态模型：
[0023][0024]其中，为第i个换流器的输出电流的导数；σ为运行过程中的集总不确定与扰动，所述σ为：
[0025]进一步，基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制的参考模型为：
[0026][0027]其中，为时刻t时参考模型状态变量的导数；x
m
(t)为时刻t时参考模型的状态变量；u
m
(t)为时刻t时系统的参考指令；a
m
和b
m
均为常系数，且a
m
>0。
[0028]进一步，步骤S4中，以支路负载电流I
dci
渐近跟踪负载电流参考值I
iref
为控制目标，调整各源换流器支路的不确定动态模型中各参数值，使得各支路负载电流的跟踪误差e
i
满足基于不确定与扰动估计理论所需的动态方程其中，所述跟踪误差e
i
为：e
i
＝I
iref
‑
I
dci
，所述动态方程为：K
i
为误差反馈增益系数，且K
i
>0。
[0029]进一步，步骤S5中，根据如下公式确定不确定干扰估计结果：
[0030][0031]其中，为第i个换流器的负载电流参考值导数；K为误差反馈增益系数；G
fi
(s)为具有目标带宽的滤波器；
[0032]进一步，步骤S6中，根据如下公式确定VSC鲁棒下垂控制的控制律：
[0033][0034]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，通过下垂原理设定合理的负载电流参考值，并设计UDE控制律使得各源换流器的实际输出负载电流能够渐进跟踪负载电流参考值，进而使得电流分配不受各源换流器线路因电阻不同而受到影响，对直流配电网系统中出现的扰动具有一定的抗扰能力，提高了公共直流母线电压的鲁棒性。
附图说明
[0035]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0036]图1为本专利技术的方法流程示意图；
[0037]图2为本专利技术的基于UDE鲁棒下垂控制的原理示意图；
[0038]图3为负载增加及光伏单元接入时传统下垂控制直流配电网运行情况下的公共直流母线电压；
[0039]图4为负载增加及光伏单元接入时传统下垂控制直流配电网运行情况下的VSC负载电流；
[0040]图5为负载增加及光伏单元接入时UDE鲁棒下垂控制直流配电网运行情况下的公共直流母线电压；
[0041]图6为负载增加及光伏单元接入时UDE鲁棒下垂控制直流配电网运行情况下的VSC负载电流。
具体实施方式
[0042]以下结合说明书附图对本专利技术做出进一步的说明，如图所示：
[0043]本专利技术的基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，包括如下步骤：
[0044]S1.确定负载电流参考值；
[0045]S2.确定各源换流器支路的电流数学模型；
[0046]S3.根据各源换流器支路的电流数学模型，确定基于不确定与扰动估计的各源换流器支路的不确定动态模型；
[0047]S4.根据各源换流器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.确定负载电流参考值；S2.确定各源换流器支路的电流数学模型；S3.根据各源换流器支路的电流数学模型，确定基于不确定与扰动估计的各源换流器支路的不确定动态模型；S4.根据各源换流器支路的不确定动态模型，确定基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制的参考模型以及误差方程；S5.根据各源换流器支路的不确定动态模型进行不确定干扰估计，得到不确定干扰估计结果；S6.根据负载电流参考值、VSC鲁棒下垂控制的参考模型、VSC鲁棒下垂控制的误差方程以及不确定干扰估计结果，计算VSC鲁棒下垂控制的控制律。2.根据权利要求1所述的基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，其特征在于：根据如下公式确定负载电流参考值：其中，I
iref
为各支路负载电流参考值；I
load
为公共直流母线上所承担的负载总电流；为直流配电网公共直流母线的电压设定值；V
bus
为公共直流母线的实际电压值；n
di
为正的下垂系数；n
si
为容量比例系数，所述n
si
为：S
i
为各源换流器的容量，为系统参与运行的所有源换流器容量之和，l为所有源换流器的个数，i以及k均为标识符号。3.根据权利要求1所述的基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，其特征在于：根据如下公式确定各源换流器支路的电流数学模型：其中，I
dci
为第i个换流器的输出电流；为第i个换流器的输出电压参考值；Z
o
为支路总阻抗。4.根据权利要求1所述的基于不确定与扰动估计的VSC鲁棒下垂控制方法，其特征在于：所述步骤S3，具体包括：S31.对各源换流器支路的电流数学模型进行改进，得到改进后的电流数学模型：其中，L
‑1为拉普拉斯逆变换符号；*为卷积符号；τ
i
为第i个换流器的时间常数；s为复变量；V
dci
为第i个换流器的输出电压；f
i
为第i个换流器的运行过程中的不确定与扰动；所述
△
Z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林莉，谭惠丹，林雨露，王静芝，范米，马明辉，贾源琦，罗皓，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：