一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法与流程

技术特征：
1.一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：基于风电机组的减载控制建立风电机组参与调频的小信号模型；基于能量聚合器构建电动汽车统一控制模型；基于风电机组的小信号模型和电动汽车统一控制模型建立微电网动态频率响应模型；根据设计目标，确定性能加权函数和控制加权函数，基于线性矩阵不等式的方法求解h
∞
鲁棒频率控制器。2.根据权利要求1所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，所述基于风电机组的减载控制建立风电机组参与调频的小信号模型，具体为：建立运行于减载模式下风机的转子运动方程，方程如下：其中，ρ为空气密度；a为风力机叶片迎风扫掠面积；c
p
(λ,0)为风能利用系数，其中λ为叶尖速比；v
w
为实际风速；p
m
、p
e
、c
pref
、ω和ν分别为风机的机械功率、电磁功率、转子角速度、风能利用系数和外界风速的标幺值；k
del
为风机的功率减载系数；h
t
为风机的惯性时间常数；t为时间；p
b
为基准功率；k
p
为比例系数；p
reg
为用于调节系统频率的补偿功率的标幺值；采用小信号分析方法对所述运行于减载模式下风机的转子运动方程进行线性化，得到下式：其中，δp
m
、δβ、δω、δv分别为风机的机械功率、桨距角、转子角速度和外界风速的变化量；a1、a2、a3为推导所用的中间变量；k
λ
为c
pref
对λ的偏导，k
β
为c
pref
对β的偏导；根据线性化后的转子运动方程通过消去中间变量的方法得到过速减载状态下变速风电机组的小信号模型，如下：
其中δp
e
、δp
reg
分别为风机电磁功率和补偿功率的变化量。3.根据权利要求2所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，所述基于能量聚合器构建电动汽车统一控制模型，具体为：建立单量电动汽车的一阶动态模型，如下：其中，δp
ev,i
为第i辆电动汽车发出有功功率；δp
rev,i
为第i辆电动汽车接受自控制器的功率参考；ε
i
为第i辆电动汽车的接入状态信号，当电动汽车接入电网时其值为1，否则为0；soc
i
第i辆电动汽车的充放电状态；k
ev,i
和t
ev,i
分别为第i辆电动汽车的增益系数和惯性时间常数；s为拉普拉斯算子。根据所述单量电动汽车的一阶动态模型得到所有可接入电动汽车能量聚合器的发出有功功率δp
ev
，如下：其中，n为可接入电动汽车的最大数量；令所有电动汽车的惯性时间常数均等于t
ev
；能量聚合器的功率参考值δp
rev
如下：得到电动汽车统一控制模型，如下：其中，k
ev
为等值电动汽车增益系数，表达式如下：4.根据权利要求3所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，所述基于风电机组的小信号模型和电动汽车统一控制模型建立微电网动态频率响应模型中，风电机组和电动汽车协同调频后，采用状态空间建模方法建立包含风机、光伏、柴油机和电动车的微电网动态频率响应模型为：其中，a为状态矩阵，b1、b2分别为扰动输入矩阵和控制输入矩阵，c为输出矩阵。外界扰动d＝[δp
pv δp
l δv]
t
，控制输入u＝[δp
reg δp
rev
]
t
，测量输出y＝δf，状态变量x＝[δf δp
dg x
g ace δω δp
ev
]
t
；δp
dg
、δp
pv
、和δp
l
为柴油机、光伏和负荷的功率波动；δf为系
统的频率偏差；x
g
为调速器输出；ace为ace控制输出；δp
l
为负荷功率波动。a、b1、b2、c的具体表达式如下：体表达式如下：m和d分别为系统的惯性常数与阻尼系数，是摄动参数；t
t
为柴油发电机的时间常数；t
g
为调速器时间常数；r为调速系数；k
e
为积分控制增益。5.根据权利要求4所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，设计目标为在外界扰动存在的情况下，找到一个可实现的控制器，合理协调变速风电机组和电动汽车的出力，使得闭环控制系统稳定并且减小微电网在外界扰动下的频率波动。6.根据权利要求5所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，输入信号包括扰动信号和参考输入信号，参考信号减去扰动信号与测量输出信号之和得到误差信号，误差信号输入所设计控制器得到控制输出信号，控制器输入信号经过微电网状态空间模型计算得到测量输出信号，测量输出信号与性能加权函数之积加上控制输出信号与控制加权函数之积得到性能输出信号。7.根据权利要求6所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征
在于，性能加权函数w
e
和w
u
控制加权函数如下：8.根据权利要求7所述基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，其特征在于，将h
∞
鲁棒频率控制器的求解问题转化为如下的求h
∞
范数最优化问题：||t
zw
(s)||
∞
≤1；将所述求h
∞
范数最优化问题转化为寻找一个对称正定矩阵p满足：采用换元法将上述不等式转化为线性矩阵不等式，求得所述h
∞
鲁棒频率控制器的解。

技术总结
本发明涉及一种基于风电机组和电动汽车的微电网鲁棒频率控制方法，包括以下步骤基于风电机组的减载控制建立风电机组参与调频的小信号模型；基于能量聚合器构建电动汽车统一控制模型；基于风电机组的小信号模型和电动汽车统一控制模型建立微电网动态频率响应模型；根据设计目标，确定性能加权函数和控制加权函数，基于线性矩阵不等式的方法求解H


技术研发人员：朱龙洋 林川杰 程航 林鹏飞 刘勇 监浩军 林挚 陈炜岳 郑帅 赖陟岑 万思琦 沈俊铃
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司福州供电公司
技术研发日：2022.09.13
技术公布日：2022/11/11