CN113452066B - 柔性互联装置控制策略的优化方法 - Google Patents

柔性互联装置控制策略的优化方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种柔性互联装置控制策略的优化方法，包括：根据柔性互联装置模型，分别构建储能单元充电模式和放电模式下微电网系统的非线性模型；基于所述微电网系统的非线性模型，确定所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型，以及确定所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型；根据所述非线性能量函数模型、混合势函数稳定性定理以及交流恒功率负载动态特性，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略，以及得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略。本公开的技术方案优化后的柔性互联装置控制策略，能够抑制微电网系统中交流恒功率负载的负阻抗作用，增强微电网系统的稳定性。

Description

柔性互联装置控制策略的优化方法
技术领域
本公开涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种柔性互联装置控制策略的优化方法。
背景技术
微电网系统由新能源发电单元、储能单元、交流和直流负载组成。其中，柔性互联装置作为连接微电网和电网的桥梁，能够实现能量双向流动，提升新能源发电系统和储能单元的集成能力，实现多个区域交流和直流负载的均衡控制。
随着微电网的不断发展，大量分布式电源、储能单元、交直流负载皆通过电力电子变换器连接至微网母线，带来电能质量差、系统可靠性低、易受干扰等问题。而微电网中，大量闭环控制的电动机和变换器负载可视为交流恒功率负载，具有负阻抗特性，当发生负载功率大幅变化、分布式电源接入与切出、微电网工作模式切换等扰动时，交流恒功率负载会不断放大扰动信号，甚至导致整个微电网系统不能稳定运行。多个微电网系统出现运行问题甚至会对电网正常运行产生影响。为了保障微电网系统安全稳定并网运行，需要补偿交流恒功率负载的负阻抗特性。而相关技术中，并未利用柔性互联装置控制策略补偿交流恒功率负载的负阻抗特性，保证整个微电网系统的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本公开的目的在于提出一种柔性互联装置控制策略的优化方法。
基于上述目的，本公开提供了一种柔性互联装置控制策略的优化方法，包括：
根据柔性互联装置模型，分别构建储能单元充电模式和放电模式下微电网系统的非线性模型，其中，所述储能单元包括所述柔性互联装置；
基于所述微电网系统的非线性模型，确定所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型，以及确定所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型；
根据所述非线性能量函数模型、混合势函数稳定性定理以及交流恒功率负载动态特性，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略，以及得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略。
从上面所述可以看出，本公开提供的柔性互联装置控制策略的优化方法，给出了储能单元在充电模式和放电模式下的柔性互联装置控制策略，能够抑制微电网系统中交流恒功率负载的负阻抗作用，增强微电网系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例的柔性互联装置控制策略的优化方法流程图；
图2为本公开实施例的含柔性互联装置的微电网系统拓扑示意图；
图3为本公开实施例的交流恒功率负载的结构示意图；
图4为本公开实施例的柔性互联装置的双向DC/DC变换器控制框图；
图5为本公开实施例的柔性互联装置的双向DC/AC变换器控制框图；
图6为本公开实施例的柔性互联装置的双向DC/AC变换器的等效模型结构示意图；
图7为本公开实施例的含柔性互联装置的微电网系统非线性模型(储能单元充电模式)结构示意图；
图8为本公开实施例的含柔性互联装置的微电网系统非线性模型(储能单元放电模式)结构示意图；
图9为本公开实施例的交流恒功率负载主电路模型结构示意图；
图10为本公开实施例的交流恒功率负载闭环控制电路模型结构示意图；
图11为本公开实施例的柔性互联装置主电路模型结构示意图；
图12为本公开实施例的柔性互联装置闭环控制电路模型结构示意图；
图13为本公开实施例的柔性互联装置应用A组控制参数时交流侧三相母线电流波形图；
图14为本公开实施例的柔性互联装置应用A组控制参数时交流侧三相母线电流FFT谐波分析图；
图15为本公开实施例的柔性互联装置应用B组控制参数时交流侧三相母线电流波形图；
图16为本公开实施例的柔性互联装置应用B组控制参数时交流侧三相母线电流FFT谐波分析图；
图17为本公开实施例的柔性互联装置控制策略的优化装置结构示意图；
图18为本公开实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
如背景技术部分所述，当微电网系统中不断发生扰动时，交流恒功率负载会不断放大扰动信号，导致整个微电网系统不能稳定运行。申请人在实现本公开的过程中发现，柔性互联装置通过控制储能单元充放电功率，能够增强微电网系统的稳定性，而相关技术中并没有通过对柔性互联装置进行合理控制以抵消交流恒功率负载的负阻抗特性，进而增强微电网系统的稳定性。
有鉴于此，本公开提出了一种柔性互联装置控制策略的优化方法，在包含柔性互联装置的微电网系统中，对储能单元充放电模式分别提出相应的柔性互联装置控制策略，能够保证微电网系统在遭受大扰动后恢复平稳运行。
以下，通过具体的实施例来详细说明本公开的技术方案。
参考图1，本公开一个实施例的柔性互联装置控制策略的优化方法，包括以下步骤：
步骤S101，根据柔性互联装置模型，分别构建储能单元充电模式和放电模式下微电网系统的非线性模型。
在本步骤中，所述柔性互联装置包括双向DC/DC变换器和双向AC/DC变换器，含柔性互联装置的微电网系统拓扑如图2所示，其中，储能单元、光伏微源、交流阻性负载和交流恒功率负载均与交流电网相连，光伏微源和交流电网共同为微电网系统提供能量，可将所述光伏微源和所述交流电网共同等效为交流侧电压源。
具体的，所述交流恒功率负载的结构如图3所示，由闭环控制的整流器连接电阻构成，通过电压外环、电流内环的控制方法，实现电阻两端电压恒定，保证整流器交流侧消耗的有功功率恒定，从而实现恒功率特性。
需要说明的是，所述储能单元包括蓄电池和柔性互联装置，参考图4，蓄电池通过双向DC/DC斩波电路与直流侧相连。当蓄电池放电时，双向DC/DC变换器工作在Boost升压模式，输出稳定的直流电压，可将双向DC/DC变换器与蓄电池共同等效为受控电流源；当蓄电池充电时，双向DC/DC变换器工作在Buck降压模式，电压外环、电流内环共同作用为蓄电池提供充电电流，蓄电池消耗功率恒定，可将双向DC/DC变换器与蓄电池等效恒功率负载。
此外，参考图5，柔性互联装置的双向DC/AC变换器应用直流电压外环、交流侧电流内环的控制策略。直流电压给定值与实际值做差，经过PI控制器得到d轴电流给定值，d轴电流给定值与实际值做差后经过PI控制器，再与电感耦合分量运算后得到d轴PWM驱动信号；相应的，能够得到q轴电流给定值为0，与q轴电流给定值做差，经过PI控制器再与电感耦合分量运算后可得q轴PWM驱动信号。具体的，柔性互联装置的双向DC/AC变换器控制策略表达式如下：
i1dref＝kvp(vdcref-vdc)+kvi∫(vdcref-vdc)dt
vd＝-{kip(i1dref-i1d)+kii∫(i1dref-i1d)dt}+ωLiq
其中，kvp、kvi分别表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电压外环的比例环节系数和积分环节系数，vdcref表示直流电压给定值，vdc表示直流电压实际值，kip、kii分别表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环的比例环节系数和积分环节系数，ildref表示d轴电流给定值，i1d表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，iq表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在q轴上的投影，L表示交流侧电感，ω表示基波角频率，ωLiq表示电感耦合分量。
进一步的，所述柔性互联装置模型通过如下方式进行确定：
根据基尔霍夫电压定律，得到所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型：
Figure BDA0003090774710000051
其中，L表示交流侧电感，R表示交流侧电阻，vdc表示直流侧电压，vNO表示参考点N与O之间的电压，ea、eb、ec分别表示网侧三相电压，ia、ib、ic分别表示流过三相滤波电感上的电流，vaN表示a相桥臂中点与N点之间的电压、vbN表示b相桥臂中点与N点之间的电压、vcN表示c相桥臂中点与N点之间的电压。
基于三相桥臂开关函数sk，将所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型改写为：
Figure BDA0003090774710000052
其中，sa、sb、sb表示三相电网的三相桥臂开关函数；
所述三相桥臂开关函数sk的表达式为：
Figure BDA0003090774710000053
其中，k＝a,b,c。
进一步的，由三相系统对称性，得到三相电压、三相电流满足的关系如下：
ea+eb+ec＝0
ia+ib+ic＝0
基于改写后的所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型，可得：
Figure BDA0003090774710000061
当三相桥臂开关函数sk＝1时，k相电网的上桥臂开通，此时对应的相电流流向直流侧电容，可得数学模型：
Figure BDA0003090774710000062
其中，RL为等效总电阻。
为使柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型转化为两相dq同步旋转坐标系的模型，首先将三相abc静止坐标系转换成两相αβ静止坐标系，再将两相αβ静止坐标系转换成两相dq同步旋转坐标系。其中，三相abc静止坐标系的a轴与两相αβ静止坐标系的β轴方向相同，两相αβ静止坐标系的α轴在β轴的顺时针方向,两个坐标系初始空间位置重合。
依据三相abc静止坐标系转换为两相dq同步旋转坐标系的转换矩阵，对改写后的所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系下的模型、三相电压和三相电流满足的关系式、vNO的表达式以及所述三相abc静止坐标系下的数学模型进行坐标变换，以得到所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在两相dq同步旋转坐标系下的模型。
具体的，所述转换矩阵的表达式为：
Figure BDA0003090774710000063
所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在两相dq同步旋转坐标系下的模型为：
Figure BDA0003090774710000064
当vd＝sd vdc、vq＝sq vdc时，基于理想状态下输入功率与输出功率之间的平衡关系，可得到直流侧电流idc的表达式为：
Figure BDA0003090774710000071
其中，t表示时间，vd表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的d轴分量，vq表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的q轴分量，id表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，iq表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在q轴上的投影，Sd表示三相桥臂开关函数在d轴的分量，Sq表示三相桥臂开关函数在q轴的分量，R表示交流侧电阻，ed表示网侧电压E的d轴分量，iL表示电感L的电流。
参考图6，容易理解的是，根据所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在两相dq同步旋转坐标系下的模型和直流侧电流idc的表达式，所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器能够建模为两端口输入、单端口输出的三端口网络。
当储能单元处于充电模式时，构建含柔性互联装置的微电网系统非线性模型如图7所示；当储能单元处于放电模式时，构建含柔性互联装置的微电网系统非线性模型如图8所示。
步骤S102，基于所述微电网系统的非线性模型，确定所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型，以及确定所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型。
在本步骤中，结合图7，当储能单元处于充电模式时，选取电感电流和直流母线电压作为状态变量，依据网侧等效电压源、柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的d轴分量、电阻、储能单元、恒功率负载和电容确定微电网系统的非线性能量函数模型。
储能单元充电模式下微电网系统的非线性能量函数模型的表达式为：
Figure BDA0003090774710000072
其中，ed表示光伏微源与大电网共同等效的电压源电压，i2表示流过网侧电感的电流，R1表示网侧等效电阻，i1表示流过滤波电感的电流，Rs表示滤波电感的等效电阻，V1表示滤波电容两端的电压，P表示交流恒功率负载的功率，vd表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压矢量的d轴分量，R表示交流侧阻性负载，Vdc表示直流侧电压，i0表示直流侧输入电流，Pb2表示储能单元与储能变流器DC/DC环节及其控制单元所等效的恒功率负载的功率。
在储能单元充电模式下微电网系统的非线性能量函数模型中，微电网系统的电流能量函数A(i)的表达式为：
Figure BDA0003090774710000081
电压能量函数B(v)的表达式为：
Figure BDA0003090774710000082
相应的，结合图8，当储能单元处于放电模式时，选取电感电流和直流母线电压作为状态变量，依据网侧等效电压源、柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的d轴分量、电阻、储能单元、恒功率负载和电容确定微电网系统的非线性能量函数模型。
储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型的表达式为：
Figure BDA0003090774710000083
其中，Pb1表示储能单元与储能变流器DC/DC环节及其控制单元所等效的受控电流源的功率。
在储能单元放电模式下微电网系统的非线性能量函数模型中，微电网系统的电流能量函数A(i)的表达式为：
Figure BDA0003090774710000084
电压能量函数B(v)的表达式为：
Figure BDA0003090774710000085
步骤S103，根据所述非线性能量函数模型、混合势函数稳定性定理以及交流恒功率负载动态特性，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略，以及得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略。
在本步骤中，当所述储能单元处于放电模式时，根据此时非线性能量模型的电流能量函数、电压能量函数，计算得到电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，以及电压能量函数对电压变量的二阶偏导数，其表达式分别如下所示：
Figure BDA0003090774710000091
Figure BDA0003090774710000092
由所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器控制策略的表达式，可得：
Figure BDA0003090774710000093
根据功率守恒可得：
i0＝idvd/vdc
Figure BDA0003090774710000094
因此，化简后的电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的表达式为：
Figure BDA0003090774710000095
其中，Ls表示滤波电感，L1表示网侧等效电感。
化简后的电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的表达式为：
Figure BDA0003090774710000096
其中，Cs表示滤波电容，kip表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环的比例环节系数，kvp表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电压外环的比例环节系数，id表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，Cdc表示直流侧稳压电容。
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，确定所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的第三最小特征值，其中，第三最小特征值的表达式为：
Figure BDA0003090774710000101
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数，确定所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的第四最小特征值，其中，第四最小特征值的表达式为：
Figure BDA0003090774710000102
根据所述第三最小特征值和所述第四最小特征值，得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略，其表达式为：
Figure BDA0003090774710000103
上述控制策略给出了柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环比例控制参数以及电压外环比例控制参数的最大取值范围，该最大取值范围与交流恒功率负载功率、蓄电池充电功率、滤波电感参数及电容参数有关。
相应的，当所述储能单元处于充电模式时，根据所述非线性能量模型的电流能量函数、电压能量函数，计算得到化简后的电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，以及化简后的电压能量函数对电压变量的二阶偏导数，其表达式分别如下所示：
Figure BDA0003090774710000104
Figure BDA0003090774710000111
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，确定所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的第一最小特征值，其中，第一最小特征值的表达式为：
Figure BDA0003090774710000112
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数，确定所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的第二最小特征值，其中，第二最小特征值的表达式为：
Figure BDA0003090774710000113
根据所述第一最小特征值和所述第二最小特征值，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略，其表达式为：
Figure BDA0003090774710000114
上述控制策略给出了柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环比例系数、柔性互联装置的双向DC/AC变换器电压外环比例系数、稳压电容、滤波参数以及交流恒功率负载功率之间的关系。
由此可见，储能单元处于充电模式或放电模式时，柔性互联装置需满足相应的控制策略，能够补偿交流恒功率负载的负阻抗特性，保证微电网系统遭受大扰动后恢复平稳运行。
以下，通过Simulink软件搭建含柔性互联装置的微电网系统仿真平台，以验证优化后的柔性互联装置控制策略的有效性。
建立由闭环控制的整流器连接电阻构成的交流恒功率负载主电路模型如图9所示，恒功率负载控制电路模型如图10所示，柔性互联装置主电路模型如图11所示，柔性互联装置电流环控制电路模型如图12所示。
需要说明的是，大扰动信号由交流恒功率负载功率大幅度阶跃提供。
基于表1所示的仿真模型参数，储能单元处于放电模式时，所述柔性互联装置的控制策略可相应改写为：
Figure BDA0003090774710000121
整理后，可得kip的取值范围：
2.58＜kip＜82.7
表1微电网系统仿真参数
Figure BDA0003090774710000122
依据此时kip的取值范围，参照表2，为柔性互联装置设计A、B两组控制参数，其中A组参数满足柔性互联装置的控制策略，B组参数不满足。
表2放电模式下柔性互联装置的控制参数
Figure BDA0003090774710000131
当t＝1s时，交流恒功率负载功率由1kw阶跃至22.5kw。
当柔性互联装置应用A组控制参数时，交流母线侧三相电流波形如图13所示，交流母线侧三相电流波形的快速傅里叶变换(FFT)谐波分析如图14所示，观察可知，扰动发生前后，微电网系统均能够稳定运行。
在相同条件下，当柔性互联装置应用B组控制参数时，交流母线侧三相电流波形如图15所示，交流母线侧三相电流波形的FFT谐波分析如图16所示，在扰动发生后，微电网系统三相电流发生畸变，无法正常运行。
通过对比图13、15和图14、16的仿真结果可知，当柔性互联装置满足相应的控制策略时，微电网系统在大扰动条件下能够稳定运行；而当柔性互联装置不满足相应的控制策略时，微电网系统在大扰动条件下发生畸变。
由此可见，本公开提出的柔性互联装置控制策略的优化方法，能够抑制微电网系统的中交流恒功率负载的负阻抗作用，增强微电网系统的稳定性。
需要说明的是，本公开实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本公开实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种柔性互联装置控制策略的优化装置。
参考图17，所述柔性互联装置控制策略的优化装置，包括：
第一构建模型模块1701：被配置为根据柔性互联装置模型，分别构建储能单元充电模式和放电模式下微电网系统的非线性模型。
第二构建模型模块1702：被配置为基于所述微电网系统的非线性模型，确定所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型，以及确定所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型。
控制策略优化模块1703：被配置为根据所述非线性能量函数模型、混合势函数稳定性定理以及交流恒功率负载动态特性，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略，以及得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本公开时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的柔性互联装置控制策略的优化方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的柔性互联装置控制策略的优化方法。
图18示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的柔性互联装置控制策略的优化方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的柔性互联装置控制策略的优化方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的柔性互联装置控制策略的优化方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性互联装置控制策略的优化方法，包括：
根据柔性互联装置模型，分别构建储能单元充电模式和放电模式下微电网系统的非线性模型，其中，所述储能单元包括所述柔性互联装置；
基于所述微电网系统的非线性模型，确定所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型，以及确定所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型；
根据所述非线性能量函数模型、混合势函数稳定性定理以及交流恒功率负载动态特性，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略，以及得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略；
其中，所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略的表达式为：
Figure FDA0003875936120000011
其中，P表示交流恒功率负载功率，Cs表示滤波电容，V1表示滤波电容两端的电压，R表示交流侧阻性负载，Pb2表示储能单元与储能变流器DC/DC环节及其控制单元所等效的恒功率负载的功率，id表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，kip表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器表示电流内环的比例环节系数，kvp表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电压外环的比例环节系数，vdc表示直流侧电压，vd表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的d轴分量，Cdc表示直流侧稳压电容，Rs表示滤波电感的等效电阻，R1表示网侧等效电阻，L1表示网侧等效电感。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略的表达式为：
Figure FDA0003875936120000012
其中，Pb1表示储能单元与储能变流器DC/DC环节及其控制单元所等效的受控电流源的功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型的表达式为：
Figure FDA0003875936120000021
其中，ed表示光伏微源与大电网共同等效的电压源电压，i2表示流过网侧电感的电流，R1表示网侧等效电阻，i1表示流过滤波电感的电流，Rs表示滤波电感的等效电阻，V1表示滤波电容两端的电压，P表示交流恒功率负载的功率，vd表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压矢量的d轴分量，R表示交流侧阻性负载，Vdc表示直流侧电压，i0表示直流侧输入电流，Pb2表示储能单元与储能变流器DC/DC环节及其控制单元所等效的恒功率负载的功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型的表达式为：
Figure FDA0003875936120000022
其中，Pb1表示储能单元与储能变流器DC/DC环节及其控制单元所等效的受控电流源的功率。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述储能单元充电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型中，电流能量函数A(i)的表达式为：
Figure FDA0003875936120000023
其中，vd表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的d轴分量；
电压能量函数B(v)的表达式为：
Figure FDA0003875936120000024
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述储能单元放电模式下所述微电网系统的非线性能量函数模型中，电流能量函数A(i)的表达式为：
Figure FDA0003875936120000031
电压能量函数B(v)的表达式为：
Figure FDA0003875936120000032
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略的表达式通过如下方式确定：
根据所述储能单元充电模式下所述非线性能量函数模型的所述电流能量函数、所述电压能量函数，计算得到化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，以及化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数；
化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的表达式为：
Figure FDA0003875936120000033
其中，kip表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环的比例环节系数，Ls表示滤波电感，L1表示网侧等效电感；
化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的表达式为：
Figure FDA0003875936120000034
其中，P表示交流恒功率负载功率，Cs表示滤波电容，kip表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环的比例环节系数，kvp表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电压外环的比例环节系数，id表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，Cdc表示直流侧稳压电容；
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，确定所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的第一最小特征值；以及
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数，确定所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的第二最小特征值；
根据所述第一最小特征值和所述第二最小特征值，得到所述储能单元充电模式下所述柔性互联装置的控制策略。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略的表达式通过如下方式确定：
根据所述储能单元放电模式下所述非线性能量函数模型的所述电流能量函数、所述电压能量函数，计算得到化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，以及化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数；
化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的表达式为：
Figure FDA0003875936120000041
其中，kip表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环的比例环节系数，Ls表示滤波电感，L1表示网侧等效电感；
化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的表达式为：
Figure FDA0003875936120000042
其中，P表示交流恒功率负载功率，Cs表示滤波电容，kip表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电流内环的比例环节系数，kvp表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器电压外环的比例环节系数，id表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，Cdc表示直流侧稳压电容；
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数，确定所述电流能量函数对电流变量的二阶偏导数的第三最小特征值；以及
基于混合势函数稳定性定理和所述化简后的所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数，确定所述电压能量函数对电压变量的二阶偏导数的第四最小特征值；
根据所述第三最小特征值和所述第四最小特征值，得到所述储能单元放电模式下所述柔性互联装置的控制策略。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述柔性互联装置模型通过如下方式进行确定：
基于功率守恒原理，将柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型转化为两相dq同步旋转坐标系的模型，以使所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器建模为两端口输入、单端口输出的三端口网络；其中
根据基尔霍夫电压定律，得到所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型：
Figure FDA0003875936120000051
其中，L表示交流侧电感，R表示交流侧电阻，vdc表示直流电压，vNO表示参考点N与O之间的电压，ea、eb、ec分别表示网侧三相电压，ia、ib、ic分别表示流过三相滤波电感上的电流，vaN表示a相桥臂中点与N点之间的电压、vbN表示b相桥臂中点与N点之间的电压、vcN表示c相桥臂中点与N点之间的电压；
基于三相桥臂开关函数sk，将所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型改写为：
Figure FDA0003875936120000061
其中，vdc表示直流侧电压，sa、sb、sb分别表示三相电网的开关函数；
所述三相桥臂开关函数sk的表达式为：
Figure FDA0003875936120000062
其中，k＝a,b,c；
由三相系统对称性，得到三相电压、三相电流满足的关系如下：
ea+eb+ec＝0
ia+ib+ic＝0
基于改写后的所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型，可得：
Figure FDA0003875936120000063
当三相桥臂开关函数sk＝1时，k相电网的上桥臂开通，此时对应的相电流流向直流侧电容，可得三相abc静止坐标系下的数学模型：
Figure FDA0003875936120000064
其中，RL为等效总电阻；
依据三相abc静止坐标系转换为两相dq同步旋转坐标系的转换矩阵，对改写后的所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在三相abc静止坐标系的模型、三相电压和三相电流满足的关系式、vNO的表达式以及所述三相abc静止坐标系下的数学模型进行坐标变换，以得到所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在两相dq同步旋转坐标系下的模型；
所述柔性互联装置的双向DC/AC变换器在两相dq同步旋转坐标系下的模型为：
Figure FDA0003875936120000071
当vd＝sd vdc、vq＝sq vdc时，基于理想状态下输入功率与输出功率之间的平衡关系，可得到直流侧电流idc的表达式为：
Figure FDA0003875936120000072
其中，vdc表示直流侧电压，t表示时间，vd表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的d轴分量，vq表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电压的q轴分量，id表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在d轴上的投影，iq表示柔性互联装置的双向DC/AC变换器交流侧电流在q轴上的投影，Sd表示三相桥臂开关函数在d轴的分量，Sq表示三相桥臂开关函数在q轴的分量，L表示交流侧电感，ω表示基波角频率，R表示交流侧电阻，ed表示网侧电压E的d轴分量，iL表示电感L的电流；
所述转换矩阵的表达式为：
Figure FDA0003875936120000073
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