韓小雨 李田澤 陳洪濤

關(guān)鍵詞： 直流微電網(wǎng); 非線性控制; 微分幾何原理; 魯棒控制的μ綜合方法; Simulink; 控制器

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34; TM73 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2019）01?0129?05

Abstract： The nonlinear droop control is mostly used in microgrid inverter， which makes the microgrid have the function of frequency modulation. However， this kind of frequency modulation as primary frequency modulation can′t modulate the frequency without difference， has the disadvantages in the operation of microgrid system， and is harmful to the stable operation of electric power system. Aiming at the shortcomings of nonlinear control， a simplified equivalent model of DC microgrid is taken as the research object， the traditional microgrid nonlinear control system is transformed into a linear control system， and the differential geometry principle is used to establish the affine nonlinear system of the equivalent model. The μ?synthesis method based on robust control is adopted to establish the rational controller K， and obtain the nonlinear robust controller of the system. The Simulink simulation results show that the dynamic stability of the system is perfect when the external parameters of the system are changed.

Keywords： DC microgrid; nonlinear control; differential geometry principle; μ?synthesis method for robust control; Simulink; controller

0 ?引 ?言

傳統(tǒng)能源的大量消耗使得新能源的重要性日益凸顯，以光伏、風(fēng)機(jī)、燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)為代表的新型分布式發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用引起了研究人員的普遍重視。隨著配電網(wǎng)中分布式電源滲透率的迅速增長(zhǎng)，其對(duì)配電網(wǎng)本身的安全性和穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重影響[1]。微電網(wǎng)作為新能源與配電網(wǎng)的中間媒介，可以有效緩解新能源對(duì)配電網(wǎng)造成的沖擊[2]。同時(shí)微電網(wǎng)本身是由負(fù)載、分布式能源、儲(chǔ)能裝置、電力電子變換器結(jié)合在一起的小型分配電系統(tǒng)，既可以與配電網(wǎng)工作在并網(wǎng)模式下，又可以獨(dú)立工作在孤島模式下，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性[3]。微電網(wǎng)一般可分為直流微電網(wǎng)與交流微電網(wǎng)。直流微電網(wǎng)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)電壓的相位和頻率進(jìn)行跟蹤，而且不存在渦流損耗和無(wú)功補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，成為電力工業(yè)的主要研究方向[4]。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流微網(wǎng)電力電子化是未來(lái)能源發(fā)展的趨勢(shì)之一。分布式電源、本地負(fù)載和儲(chǔ)能裝置都通過(guò)整流逆變裝置接入直流母線，同時(shí)多電子器件之間的相互作用是造成直流微電網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定的重要原因[4]，許多學(xué)者對(duì)此做了大量研究。文獻(xiàn)[5]通過(guò)對(duì)微源和儲(chǔ)能測(cè)DC/DC變換器進(jìn)行小信號(hào)建模，研究了負(fù)荷功率類(lèi)型，變流器下垂系數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，不過(guò)該方法依然利用傳統(tǒng)的近似線性化方法，且前期需要大量的矩陣運(yùn)算。文獻(xiàn)[6]從振蕩系統(tǒng)的耦合出發(fā)，通過(guò)引入源側(cè)變換器電感的多相性，選取合適的耦合系數(shù)可以達(dá)到抑制振蕩的作用，但是該方法局限性太大，而且仍然采用平衡點(diǎn)處近似等效，沒(méi)有形成一個(gè)普遍的解決方案。

本文基于微分幾何原理，通過(guò)構(gòu)建恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)轉(zhuǎn)換，使傳統(tǒng)非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)，并且完整保留了系統(tǒng)的非線性特性，得到完全解析表達(dá)式的非線性控制規(guī)律[7?9]，可以對(duì)此類(lèi)問(wèn)題形成一種普遍的解決方案，易于工程實(shí)現(xiàn)。

4 ?結(jié) ?論

直流微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)帶有大量的恒功率負(fù)載和電力電子元器件，給系統(tǒng)本身的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了不利影響。本文利用狀態(tài)反饋精確線性化的方法對(duì)直流微電網(wǎng)的簡(jiǎn)化等效模型進(jìn)行建模，得到線性系統(tǒng)的布魯諾夫斯基標(biāo)準(zhǔn)型，采用魯棒控制μ方法設(shè)計(jì)控制器，仿真結(jié)果表明外界條件變化時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能良好。

注：本文通訊作者為李田澤。

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