申请/专利权人：广东工业大学

申请日：2023-11-02

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN117424284B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38;H02J3/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2024.02.06#实质审查的生效;2024.01.19#公开

摘要：本发明提出一种基于FCS‑MPC的光储直流微电网系统控制方法，基于有限控制集模型预测控制，分别构建分布式光伏发电单元的开关管控制预测模型和分布式储能单元的开关管控制预测模型，并基于所构建模型进行预测控制；基于光储直流微电网系统不同的运行模式，利用分布式光伏发电单元的开关管控制预测模型和分布式储能单元的开关管控制预测模型进行预测控制，分别改变分布式光伏发电单元和分布式储能单元的开关管状态，使得光储直流微电网系统的功率平衡，实现光储直流微电网中多台分布式光伏发电单元、分布式储能单元的输出功率在无需通讯的情况下按照预先设定自动分配，提高了光储直流微电网中各个单元的利用率，且动态响应优越，鲁棒性强。

主权项：1.一种基于FCS-MPC的光储直流微电网系统控制方法，其特征在于，包括：基于有限控制集模型预测控制，分别构建分布式光伏发电单元的开关管控制预测模型和分布式储能单元的开关管控制预测模型；采集直流母线电压，根据直流母线电压判断光储直流微电网系统的运行模式，基于光储直流微电网系统不同的运行模式，利用分布式光伏发电单元的开关管控制预测模型和分布式储能单元的开关管控制预测模型，分别对分布式光伏发电单元和分布式储能单元的输出进行预测，根据最小化代价函数改变分布式光伏发电单元和分布式储能单元的开关管状态，使得光储直流微电网系统的功率平衡；其中，所述分布式光伏发电单元的开关管预测控制方式如下：SA01.根据分布式光伏发电单元当前输出电压、输出电流值和分布式光伏发电单元上一时刻的输出功率、输出电压值，得到当前时刻光伏阵列的输出功率变化值dppv和当前时刻光伏阵列的输出电压变化值dvpv；若dppvdvpv＝0，光伏阵列的输出功率已到达最大值，结束本轮迭代，并将开关管状态设置为关断；若dppvdvpv0，将开关管状态设置为关断，结束本轮迭代；若dppvdvpv0，进入步骤SA02，依次枚举接下来N个时刻的分布式光伏发电单元的所有开关管状态组；SA02.判断是否所有开关管状态组都已完成代价值计算，若是，进入步骤SA05，否则，进入步骤SA03；SA03.提取一组未完成代价值计算的开关管状态组，根据该开关管状态组的开关管状态以及分布式光伏发电单元当前时刻的输出电压值、输出电流值，计算分布式光伏发电单元下一时刻的输出电流值、输出电压值，并得到当前时刻分布式光伏发电单元的电流误差值和电压误差值，更新分布式光伏发电单元的输出电压值、输出电流值、开关管状态，直到该开关管状态组中的所有开关管状态全部完成计算；SA04.根据N个时刻所得到的电流误差值、电压误差值，计算该开关管状态组所花费的代价值，若该开关管状态组的代价值小于之前的所有开关管状态组的最小代价值minCost1，则将最小代价值minCost1更新为该开关管状态组的代价值，否则，最小代价值minCost1不变；该开关管状态组的代价值计算结束，返回步骤SA02；所述分布式光伏发电单元的开关管状态组的代价值Jpvk的计算公式如下： 其中，k代表着当前时刻，N代表预测步数，upvo,errι+1为电压误差值，代表该时刻Boost主电路的实际输出电压upvoι+1与期望输出电压upvo,refι+1的差值，λpvis为权重因子，ipvl,sι+1为电流误差值，代表分布式光伏发电单元的电感电流ipvlι+1的值与分布式光伏发电单元的最大电感电流ipvl,max的关系；upvo,errι+1的计算公式如下：upvo,errι+1＝upvol+1-upvo,refl+1upvo,refl+1的计算公式如下： 其中，代表分布式光伏发电单元的最大输出电压，kpv为下垂系数，ipvo为分布式光伏发电单元当前时刻的输出电流值；ipvl,sι+1的计算公式如下： SA05.将最小代价值minCost1所对应的开关管状态组的第一个开关管状态作为本次迭代的开关管输出状态，结束本轮迭代；所述分布式储能单元的开关管预测控制方式如下：SB01.依次枚举接下来N个时刻的分布式储能单元的所有开关管状态组；SB02.判断是否分布式储能单元的所有开关管状态组都已完成代价值计算，若是，进入步骤SB05，否则，进入步骤SB03；SB03.取一组未完成代价值计算的开关管状态组，根据该开关管状态组的开关管状态以及分布式储能单元当前时刻的输出电压值、输出电流值，计算分布式储能单元下一时刻的输出电流值、输出电压值，并得到当前时刻的电流误差值ibesl,err，更新分布式储能单元当前时刻的输出电压值、输出电流值、开关管状态，直到该开关管状态组中的所有开关管状态全部完成计算；SB04.根据N个时刻所得到的电流误差值ibesl,err，计算该组开关管状态所花费的代价值，若该开关管状态组的代价值小于之前的所有开关管状态组最小代价值minCost2，则将最小代价值minCost2更新为该开关管状态组的代价值，否则，最小代价值minCost2不变；该开关管状态组的代价值计算结束，返回步骤SB02；分布式储能单元的开关管状态组的代价值计算公式如下： 其中，k代表着当前时刻，N代表预测步长，ibesl,errι+1为电流误差值，代表该时刻的Boost-Buck主电路的电感电流ibeslι+1与期望电感电流ibesl,refι+1的差值，ibesl,errι+1的计算公式如下：ibesl,errl+1＝ibeslι+1-ibesl,refι+1ibesl,ref的计算公式如下：ibesl,ref＝vBES_Max-kbes*ibeso其中，kbes为下垂系数，ibeso为分布式储能单元当前时刻输出电流值；SB05.将最小代价值minCost2所对应的开关管状态组的第一个开关管状态作为本次迭代的开关管输出状态，结束本轮迭代。

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百度查询： 广东工业大学 一种基于FCS-MPC的光储直流微电网系统控制方法

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