一种独立微网频率控制器设计方法
专利汇可以提供一种独立微网频率控制器设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种独立微网 频率 控制器 设计方法，建立独立微网的发电系统的数学模型，独立微网包括 光伏发电 系统和柴油机系统混合供电系统后，建立光伏系统数学模型，建立包含负荷扰动的柴油机数学模型，设计了干扰观测器和滑模控制器，通过调节柴油发 电机 的输出功率，减少由于负荷变化和光伏系统功率 波动 引起的微网 频率偏差 。所设计的滑模负荷频率补偿控制器，不仅可以减小微网频率的偏差，同时保证了光伏系统的最大功率输出，提高了 可再生 能源 利用率。，下面是一种独立微网频率控制器设计方法专利的具体信息内容。
1.一种独立微网频率控制器设计方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）建立独立微网的发电系统的数学模型，独立微网包括光伏发电系统和柴油机发电系统混合供电系统；
2）建立光伏系统数学模型
，
，
，
，
其中 和 分别是太阳能电池模块的输出电流和输出电压， 是光生电流， 是光电池反向饱和电流， 是电子电量， 是波尔兹曼常数， 是二极管理想因子， 是并联电池数， 是串联电池数， 是光电池内阻电流， 是温度在 时的饱和电流，是光伏阵列的温度， 是参考温度， 是材料跨越能阶所需能量， 是短路电流温度系数， 是太阳能电池模块的短路电流， 是日照强度， 是太阳能电池模块内阻；
3）建立包含负荷扰动的柴油机数学模型 ，其中矩阵
, 和 为标称常数矩阵， 是负荷扰动值，其中 ，
， ，
其中 是频率偏差， 是柴油发电机输出功率变化， 是调速器阀门位置增量变化, 是积分控制增量变化， 是负荷干扰， 是调速器时间常数， 是柴油发电机的时间常数， 是柴油发电机所接电力系统时间常数， 是相关增益， 是调速器速度调节系数， 为积分控制增益；
4）设计干扰观测器 其中 是系统状态观测向量，
是干扰观测值， 是4阶单位常值矩阵， 和 是要设计的观测器增益矩阵；
5）设计切换面 ，其中矩阵 矩阵和矩阵
是常数矩阵，矩阵 满足 并且选择矩阵 使得 是非奇异矩阵；
6）设计控制器 ，其中 是干扰观测器估计的负荷值，
其中 和 是非负常数， 是符号函数。
一种独立微网频率控制器设计方法
技术领域
背景技术
发明内容
2）建立光伏系统数学模型
，
，
，
，
其中 和 分别是太阳能电池模块的输出电流和输出电压， 是光生电流， 是光电池反向饱和电流， 是电子电量， 是波尔兹曼常数， 是二极管理想因子， 是并联电池数， 是串联电池数， 是光电池内阻电流， 是温度在 时的饱和电流，是光伏阵列的温度， 是参考温度， 是材料跨越能阶所需能量， 是短路电流温度系数， 是太阳能电池模块的短路电流， 是日照强度， 是太阳能电池模块内阻；
3）建立包含负荷扰动的柴油机数学模型 ，其中矩
阵 , 和 为标称常数矩阵， 是负荷扰动值，其中 ，
， ，
其中 是频率偏差， 是柴油发电机输出功率变化， 是调速器阀门位置
增量变化, 是积分控制增量变化， 是负荷干扰， 是调速器时间常数， 是柴油发电机的时间常数， 是柴油发电机所接电力系统时间常数， 是相关增益， 是调速器速度调节系数， 为积分控制增益；
4）设计干扰观测器 其中 是系统状态观测向量，
是干扰观测值， 是4阶单位常值矩阵， 和 是要设计的观测器增益矩阵；
5）设计切换面 ，其中矩阵 矩阵和矩阵
是常数矩阵，矩阵 满足 并且选择矩阵 使得 是非奇异矩阵；
6）设计控制器 ，其中 是干扰观测器估计的负荷值，
其中 和 是非负常数， 是符号函数。
图3为本发明独立微网频率控制器设计中干扰观测器负荷实际值和估计值的误差变化仿真图；
图4为本发明微网系统中的日照强度变化仿真图；
图5为本发明独立微网中柴油发电机单独为负荷供电时微网频率偏差仿真图；
图6为本发明独立微网中柴油发电机单独为负荷供电时柴油机输出功率仿真图；
图7为本发明光伏发电系统和柴油机共同作用给负荷供电微网频率偏差仿真图；
图8为本发明光伏发系统和柴油机共同作用给负荷供电光伏输出功率仿真图；
图9为本发明光伏发电系统和柴油机共同作用给负荷供电柴油机输出功率仿真图；
图10为发明光伏发电系统和柴油机共同作用给负荷供电并增加了滑模频率补偿控制策略柴油机输出功率仿真图；
图11为发明光伏发电系统和柴油机共同作用给负荷供电并增加了滑模频率补偿控制策略微网频率偏差仿真图；
图12为发明光伏发电系统和柴油机共同作用给负荷供电并增加了滑模频率补偿控制策略光伏输出功率和参考文献的光伏输出功率仿真图；
图13为发明参考文献频率偏差仿真图。
具体实施方式
其中 和 分别是太阳能电池模块的输出电流和输出电压， 是光生电流， 是光电池反向饱和电流， 是电子电量， 是波尔兹曼常数， 是二极管理想因子， 是并联电池数， 是串联电池数， 是光电池内阻电流， 是温度在 时的饱和电流， 是光伏阵列的温度， 是参考温度， 是材料跨越能阶所需能量， 是短路电流温度系数，是太阳能电池模块的短路电流， 是日照强度， 是太阳能电池模块内阻。光伏的输出功率可由下式得出：
为 了 设 计 柴 油 发 电 机 的 滑 模 控 制，建 立 其 状 态 空 间 模 型 满 足，其中矩阵 , 和 为标称常数矩阵， 是负荷扰动，令
可以看成模型的干扰不确定项,
其中 ， ， ，
其中 是频率偏差， 是柴油发电机输出功率变化， 是调速器阀门位置
增量变化, 是积分控制增量变化， 是负荷干扰， 是调速器时间常数， 是柴油发电机的时间常数， 是柴油发电机所接电力系统时间常数， 是相关增益， 是调速器速度调节系数， 为积分控制增益。
和 是设计的观测器增益矩阵。由设计的观测器，能够估计出负荷干扰 的值。
保证系统在到达阶段具有良好的动态性能。
1）建立光伏系统数学模型 ，
， ，
。
， ,
对应干扰观测器模型参数为：
， ，
为了证明所设计频率控制器的有效性，将通过对微网系统模型进行三种不同条件下仿真对比证明。
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