1.一种光储直流配电系统母线电压高稳定控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:根据直流微电网光储荷功率平衡原则,构建直流微电网内各分布式发电电源的数学模型;
S2:通过引入光伏电压增量与时变平滑因子,设计出指数变步长扰动观察法MPPT光伏控制器,实现光伏系统MPPT控制;
S3:根据自抗扰控制原理,设计出电池储能系统BESS直流母线电压稳定控制器;
S4:将滑模控制引入自抗扰控制器构造中,设计出电池储能系统BESS直流母线电压滑模自抗扰控制器实现网内光储功率的合理分配和母线电压的动态稳定控制,实现光储直流微电网的安全可靠运行;
所述步骤S4的具体步骤如下:
步骤S4.1:将滑模控制SMC引入到ESO构造中,根据ESO和SMC的设计原理:公式(13)中,zj2为非线性函数组合,h1(e2)和h2(e2)为待设计的最优函数;
定义误差函数e4,最优控制函数H(e2)为:根据公式(14),构造ESO滑模切换函数:s1=c1e2+e4 (15)
公式(15)中,c1为滑模切换函数系数,c1>0;
定义:
公式(16)中,ε1和q1为可调增益参数,ε1>0,q1>0;
设计最优控制函数H(e2)表达式为:
H(e2)=‑c1e4‑ε1 sgn(s1)‑q1s1 (17)2
选取李雅普诺夫函数V1=s1/2,结合公式(14)、(15)、(16)可得:选取适当的ε1>θ,即可保证 从而满足李雅普诺夫稳定性条件,则系统将在有限时间内逐渐到达平衡;
由此得到SM‑ESO的具体表达式为:
步骤S4.2:将SMC引入到非线性状态误差反馈控制率构造NLSEF中,根据SMC和NLSEF的设计原理,将公式(12)改写为:公式(20)中,g(e3)为待设计的最优函数;
根据公式(20),构造NLSEF滑模滑模切换函数为:s2=c3e3 (21)
公式(21)中,c3滑模切换函数系数,c3>0;
为保证滑模控制系统能够快速收敛,趋于稳定,定义:式中,ε2和q2为可调增益参数,ε2>0,q2>0;
将公式(21)求导,并由公式(19)、(21)得:2
选取李雅普诺夫函数V2=s2/2,证明:系统稳定,同理,最终SM‑NLSEF的表达式为:
2.根据权利要求1所述的一种光储直流配电系统母线电压高稳定控制方法,其特征在于,所述步骤S1的具体步骤如下:步骤S1.1:根据功率守恒原理,光储直流微电网的总功率Pnet平衡方程表示为:Pnet=Ppv±Pbess‑Pload (1)公式(1)中,Ppv、Pbess、Pload、Pnet分别是光伏输出功率、BESS输出功率、直流负载吸收功率和母线总功率;BESS输出功率在充电模式下为负,在放电模式下为正;在所有运行条件下,恒定的直流母线电压是确保微电网稳定运行的首要任务;为此,稳态恒电压条件下,母线净功率为保持为零,即Pnet=0;而在动态条件下,功率与电压可表示为:公式(2)中,vdc和Cdc分别为母线电压和母线等效电容;
步骤S1.2:构造光伏发电系统等效数学模型,其等效数学模型为:公式(3)中,vpv、Cpv和ipv分别为光伏阵列输出电压、滤波电容和输出电流;R1、L1和iL1分别为升压变换器电阻、电感和电感电流;io1为直流系统等效负荷电流,电力电子开关S1的占空比控制量为μ1;
步骤S1.3:构造BESS等效数学模型,其等效数学模型为:公式(4)中,vg和Cg分别为BESS蓄电池组端口电压和滤波电容;L2、RL2和iL2分别为双向DC‑DC变换器的电感、电感寄生电阻和电感电流;id为流过电力电子开关S3的电流;io2为直流系统等效负荷电流;R2为阻性负载;PCPL表示恒功率负载的功率;iCPS表示恒功率源的输出电流,电力电子开关S2的占空比控制量为μ2。
3.根据权利要求2所述的一种光储直流配电系统母线电压高稳定控制方法,其特征在于,所述步骤S2的具体步骤如下:步骤S2.1:在光伏数学模型的基础上,实现光伏系统MPPT控制;引入电压增量ΔU的时变平滑因子m,m取值在(0,1)之间;
步骤S2.2:根据m值与相距最大功率点的距离;当距离最大功率点较远时,m取值大;反之,m取值小;时变因子表达式为:2
m=1‑exp(‑||ΔP||) (5)公式(5)中,exp为指数函数,ΔP为功率增量;m值与ΔP呈现指数变化规律,具有变步长特性。
4.根据权利要求2所述的一种光储直流配电系统母线电压高稳定控制方法,其特征在于,所述步骤S3的具体步骤如下:步骤S3.1:根据公式(4)改写直流母线电压vdc数学模型:将公式(6)重构为含扰动项的可观测系统:公式(7)中,b为控制增益,b=iL2/Cdc;w(t)为扰动项,w(t)=(‑vdc/R2‑PCPL/vdc+iCPS)/Cdc;
步骤S3.2:求取BESS系统自抗扰控制微分跟踪器;定义母线给定电压跟踪误差信号e1,* *直流母线电压给定值vdc,定义vdc跟踪信号r1为:公式(8)中,ξ1为跟踪速度因子;fal(e,α,δ)为非线性幂次函数,表达式为:公式(9)中,α为非线性因子,δ为滤波因子;
步骤S3.3:求取BESS系统自抗扰控制扩张状态观测器ESO;定义e2为母线电压跟踪误差信号,z1为直流母线电压的跟踪信号,z2为综合扰动项w(t)的观测值为:公式(11)中,β1和β2为输出误差校正增益;α2为非线性因子,δ2为ESO滤波因子;
步骤S3.4:求取BESS系统自抗扰控制非线性状态误差反馈控制律,定义e3为状态跟踪误差信号,μ2为控制量占空比,u0为过渡过程与状态观测之间误差的非线性组合;
公式(12)中,λ为控制增益参数。