一种基于神经网络的电压调节和电流均流方法技术

本发明专利技术公开了一种基于神经网络的电压调节和电流均流方法，在具有未知压降的模型基础上，采用预补偿技术构造新的控制器，避免了对系统动态的计算，其中控制单元的二次辅助控制与计算机网络进行信息传递来调节电压电流，与外界有信息感知，能有效实现电压调节和电流均流，提高系统的稳定性。提高系统的稳定性。提高系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于神经网络的电压调节和电流均流方法


[0001]本专利技术涉及电力电子工程
，尤其涉及一种基于神经网络的电压调节和电流均流 方法。

技术介绍

[0002]电网是由分布式电源、能量转换装置、储能装置和负载组成的发电和配电网络系统。微 电网是智能电网的重要组成部分之一，对促进节能减排、实现能源可持续发展具有重要意义。 目前，微电网有两种类型：直流微电网和交流微电网。与交流微电网相比，风、光等分布式 可再生能源发电系统、家用电器、储能设备等直流电力负荷能够高效、可靠地接入直流微电 网。因此，直流微电网受到了研究人员的广泛关注。在直流微电网的研究中，电压调节和电 流均流是两个基本问题。电压调节是指调节节点的电压达到规定值，电流均流是指直流微电 网中各节点的电流与调节率之比相等。目前直流微电网电压电流调节很多采用电路的控制来 实现，在电路传输过程中，环境影响、电路老化等许多未知因素都可能导致电压损失，同时 在实际应用中外界缺乏调节感知，这使得现有的方法可能在出现未知压降情况下不能调节或 调节失效，在实际应用中有一定的局限性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就在于为了解决实际的直流微电网中，环境影响，电路老化等因素可能导 致电压损失，这使得电压电流的调节方法可能随着压降问题失效的问题而提供一种基于神经 网络的电压调节和电流均流方法，本专利技术通过采用主要控制，二次辅助控制和外界神经网络 控制，二次辅助控制与外界进行具有感知的信息传输，基于神经网络调节电压电流。本专利技术 提供基于三层前向神经网络的电压调节和电流均流方法，在提出的均流控制器基础上采用预 补偿技术构造新的控制器，通过控制器构造关于电压电流的系统误差，解决环境影响，电路 老化等未知因素出现压降而电压电流无法调节或调节失效的问题。
[0004]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0005]一种基于神经网络的电压调节和电流均流方法，用于由M个电源和N个负载组成的直流 微电网系统，每个电源通过广域网与其邻居进行通信；其中控制由主控制单元和二次辅助控 制单元，和外界神经网络控制单元组成，其中二次辅助控制单元是构造的补偿控制器，主控 制单元主要进行下垂控制，二次辅助控制单元与外界进行信息传递，直流微电网的源表示为 P
S
＝{1,2...,M}，直流微电网的负载表示为P
L
＝{1,2...,N}；每个电源通过升压DC/DC转换器连 接到总线，负载并联到总线；该模型利用一个未知的非线性函数f(V
i
(k))来描述电力线的电压 损耗，由此设计均流控制器，根据均流控制器采用预补偿技术，提出一种新的控制器，同时 避免系统动态的要求，在此基础上构建关于电压和电流的系统误差 提出关于系统误差的策略迭代算法，根据策略迭代算法 完成对于系统误差的稳定控制，最后基于三层前向神经网络实现控制方案，该控制方案由补 偿器网络、控制器和评价网络三部分组成；补偿器网络利用电压电流系统误差生
成补偿器控 制参数，评价网络产生迭代性能并对补偿器控制参数进行调节，控制器利用补偿器控制参数 构造控制电压；系统主要控制单元及二次控制单元根据控制电压反馈调节，实现电压调节和 电流均流；本专利技术可在出现未知压降的情况下实现调压均流的有效控制，提高直流微电网系 统的稳定性。
[0006]定义V
com
为直流母线电压；I
i
和V
i
表示为第i个电源的输出电流和输出电压；直流微电网 中按一定比例调节电流的目标表述如下：
[0007][0008]其中d
i
表示调节率，是调节电流的比例参数；
[0009]电压调节的目标表述为：
[0010]V
com
＝V
rated
,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0011]其中V
rated
表示直流母线的额定电压，目标是调节电压使其稳定至额定电压；
[0012]为了实现电压调节和均流，提出了一种基于分层结构的控制框架，如图1所示；从图1 看出，对于每个源，其控制框架包含一个主控制单元和一个辅助控制单元；主控制单元由下 垂控制器、电压控制器和电流控制器组成；主控单元中的电压和电流控制器的主要功能是调 节转换器的输出电压，并将其驱动至参考电压V
iRef
；下垂控制器用于稳定微电网中的电压和 频率，可通过添加一个虚拟电阻来实现；二次控制器用电压u
i
补偿电压偏差；使用一个未 知的非线性函数f(V
i
(k))来描述电力线上的电压损失；因此，均流控制器可设计为：
[0013][0014]假设微电网为直流电且不产生无功功率，虚拟电阻在的问题中设置为然后，均流 控制器重写为：
[0015]V
i
(k+1)＝V
rated
‑
f(V
i
(k))+u
i
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0016]由于f(V
i
(k))未知，为了避免计算，通过使用预补偿技术，补偿控制器设计为：
[0017]u
i
(k+1)＝g
i
(u
i
(k))+h
i
(u
i
(k))υ
i
(k),
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0018]其中υ
i
(k)是补偿控制器的输入，控制器在u
i
(k)＝0和υ
i
(k)＝0处具有奇异性；并且g
i
和h
i
是 可控的非线性函数；
[0019]假设是第i个负载的恒定电阻，G
i
是从第i个转换器到直流母线的传输线中的电导， 直流微电网的描述演变为：
[0020][0021]I
i
＝G
i
(V
i
+f(V
i
)
‑
V
com
).
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0022]根据(1)和(2)，分别将电压误差和电流误差定义为：
[0023]e
V
(k)＝V
com
‑
V
rated
.
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0024][0025]通过(6)
‑
(9),得到:
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于神经网络的电压调节和电流均流方法，其特征在于，用于由M个电源和N个负载组成的直流微电网系统，每个电源通过广域网与其邻居进行通信；定义V
com
为直流母线电压，I
i
和V
i
表示为第i个电源的输出电流和输出电压；直流微电网中按比例调节电流的目标表述如下：其中d
i
表示调节率，是调节电流的比例参数；电压调节的目标表述为：V
com
＝V
rated
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中V
rated
表示直流母线的额定电压，目标是调节电压使其稳定至额定电压；为了实现电压调节和均流，提出了一种基于分层结构的控制框架，对于每个源，其控制框架包含一个主控制单元和一个辅助控制单元；主控制单元包括下垂控制器、电压控制器和电流控制器，主控单元中的电压和电流控制器的功能是调节转换器的输出电压，并将其驱动至参考电压下垂控制器用于稳定微电网中的电压和频率，通过添加一个虚拟电阻R
iD
来实现；二次控制器用电压u
i
补偿电压偏差；使用一个未知的非线性函数f(V
i
(k))来描述电力线上的电压损失，均流控制器为：假设微电网为直流电且不产生无功功率，虚拟电阻在的问题中设置为均流控制器重写为：V
i
(k+1)＝V
rated
‑
f(V
i
(k))+u
i
(k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)由于f(V
i
(k))未知，为了避免计算，通过使用预补偿技术，补偿控制器为：u
i
(k+1)＝g
i
(u
i
(k))+h
i
(u
i
(k))υ
i
(k),
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中υ
i
(k)是补偿控制器的输入，控制器在u
i
(k)＝0和υ
i
(k)＝0处具有奇异性；并且g
i
和h
i
是可控的非线性函数；假设是第i个负载的恒定电阻，G
i
是从第i个转换器到直流母线的传输线中的电导，直流微电网的描述演变为：I
i
＝G
i
(V
i
+f(V
i
)
‑
V
com
).
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)由于所有源都希望将其自身成本降至最低，将源i的成本，也叫性能指标，定义如下：其中γ∈(0,1]是折扣因子，R
ii
是正的权值，性能指标依赖于控制；因此需要设计补偿控制以稳定(12)并最小化每个源的局部性能指标，即每个发电机组的控制不仅使自身成本最小，而且使误差系统(12)稳定；对于控制值函数V
i
定义为
其中并且Q(
·
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱钦，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：