【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电气工程领域，更具体地，涉及一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法。
技术介绍
1、随着以风电和光伏发电为代表的新能源的大规模接入电网，电力电子装备在电力系统中急剧渗透，逐渐取代传统的同步发电机，使得电力系统的转动惯量和频率支撑大大减少。然而，电池储能系统(bess)能够提供快速响应，适用于短时频率调节服务，即能够提供惯性响应和一次频率调节，所以电池储能系统收到学术界和学业界的极大关注。为bess提供惯性和频率支持的有效控制方案是在变流器上实施虚拟惯性控制(vic)，并采用电网跟随(gfl)的转换器。对于gfl转换器，大多数采用微分作为vic算法来模拟机械惯性。
2、分数阶控制器(foc)中的微分或积分的阶数是小数。与传统意义上的整数阶微分方程相比，分数阶系统模型可以更准确地描述实际工程系统的动态响应，可以提高对于系统动态性能的表述、分析和控制的能力，相比于传统的整数阶控制(ioc)在频率调节性能和鲁棒性方面有优异的表现。然而，出于整定效率考虑，分数阶控制器至今仍未探索出一种合适的参数整定方法。现有的分数阶微积分控制器的整定方法大多都是事先按照经验确定微积分环节的阶次然后再按照整数阶控制器整定方法进行参数整定，虽然能获得优于整数阶控制器的控制效果，但是现有方法的鲁棒性不高。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，用以解决现有低惯量电力系统缺少惯性和频率支撑以及分数阶控制器(foc)参数整定方法鲁
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，包括如下步骤：
3、步骤1、根据系统干扰到系统频率响应的传递函数，得到系统的特征方程；
4、步骤2、根据所述系统的特征方程，进行变换并置零，得到实根边界曲线rrb和复根边界曲线crb；
5、步骤3、根据所述实根边界曲线rrb和复根边界曲线crb对虚拟惯性-虚拟阻尼平面进行划分，通过分数阶系统的稳定性准则，获得系统在参数平面内保持稳定的稳定区域；
6、步骤4、根据所述稳定区域，通过参数优化模型和粒子群求解算法，得到分数阶虚拟控制器fovic的最优控制参数；
7、步骤5、根据所述最优控制参数，通过分数阶虚拟惯性控制，得到控制器输出参考功率；
8、步骤6、根据所述控制器输出参考功率，通过gfl功率转换器内环控制，得到电池储能系统一次调频的有功功率调整量。
9、进一步的，所述系统的特征方程为系统干扰到系统频率响应的传递函数的达式中的分母部分。
10、进一步的，所述步骤2包括：
11、根据所述系统的特征方程，经过频域变换和欧拉变换后，当频率从0到正无穷大时，满足特征方程的实部和虚部都为0的控制器参数的集合；其中，频率等于0时的控制器参数的集合组成所述实根边界曲线rrb，频率大于0时的控制器参数的集合组成所述复根边界曲线crb。
12、进一步的，所述步骤3包括：
13、根据所述实根边界曲线rrb和复根边界曲线crb将虚拟惯性-虚拟阻尼参数平面划分成若干个闭合区域，根据基于参数灵敏度的稳定性判据，分别判断各个闭合区域是否满足稳定条件，从而获得系统在参数平面内保持稳定的稳定区域。
14、进一步的，所述基于参数灵敏度的稳定性判据如下：
15、如果满足下式，则系统是不稳定的：
16、sx(w*,k*)＞0
17、其中，k*是sbl曲线上的一点，x∈{j,d}，sj和sd分别表示对jv和dv的根灵敏度。
18、进一步的，所述步骤4包括：
19、以稳定区域内的控制器参数为变量，考虑频率偏差、输出功率偏差以及参数设置点据稳定区域中心的距离这三因素通过加权求和构建参数优化模型，通过粒子群算法pso求解所述参数优化模型，得到分数阶虚拟控制器fovic的最优控制参数。
20、进一步的，所述控制器参数包括虚拟惯性、虚拟阻尼、分数阶。
21、进一步的，所述步骤5包括：
22、整定得到根据最优控制参数和系统的频率变化量，将虚拟阻尼参数作为比例系数，将虚拟惯性参数作为微分系数，虚拟惯性控制是一个比例-微分控制器，从而得到分数阶虚拟控制器fovic的输出参考功率。
23、进一步的，所述步骤6包括：
24、根据所述控制器输出参考功率，通过gfl功率转换器内环控制，将gfl功率转换器用一节惯性环节来表示，通过对输出进行限幅，从而得到电池储能系统一次调频的有功功率调整量。
25、本专利技术通过采用分数阶虚拟惯性控制(fovic)并对fovic控制参数进行优化，得到综合考虑频率偏差、有功功率偏差和与稳定区域中心的距离，得到最佳的控制器参数，可提升系统频率调节性能和系统鲁棒性，为系统提供惯性和频率支撑。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述系统的特征方程为系统干扰到系统频率响应的传递函数的达式中的分母部分。
3.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤2包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述基于参数灵敏度的稳定性判据如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤4包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述控制器参数包括虚拟惯性、虚拟阻尼、分数阶。
8.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整
9.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤6包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述系统的特征方程为系统干扰到系统频率响应的传递函数的达式中的分母部分。
3.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤2包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于分数阶导数的虚拟惯性控制及控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳丹，康逸群，冀肖彤，江克证，李喆，游力，熊吴哲，熊亮雳，宿磊，李猎，蔡萱，曹侃，冯万里，敖禹琦，熊平，叶畅，胡畔，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。