基于流程组态的微电网系统多指标非线性控制建模研究

王德真

（许昌电气职业学院电气工程系 河南许昌 461000）

对微电网系统的控制输出稳定性和增益调节需要构建微电网系统的多指标非线性控制模型。结合微电网系统的输出参量进行自适应调节和输出控制，提高微电网系统的输出稳定性，对微电网系统的控制包括对电力电子装置的控制、电网逆变器控制和稳压控制等，采用正序子系统和负序子系统的联合调节方法，进行微电网系统多指标非线性控制建模，构建微电网系统多指标非线性控制的输出稳定性判据[1]。采用耦合特性分析方法，进行微电网系统多指标联合参数控制，计算微电网系统同频率的电流响应分量，并设计并网逆变装置，进行非线性控制建模。提出基于流程组态的微电网系统多指标非线性控制建模方法，构建基于流程组态的微电网系统多指标约束参量模型[2]，根据微电网系统的输出频率耦合性特征进行单入单出稳定性判别，计算微电网系统的正负序阻抗，结合流程组态参量分析方法，实现微电网系统多指标非线性控制建模。最后进行仿真测试分析，展示了该方法进行微电网系统多指标非线性控制建模方面的优越性能。

一、微电网系统多指标约束参量模型及特征分析

（一）微电网系统多指标约束参量模型。为了实现微电网系统多指标非线性控制建模，首先构建基于流程组态的微电网系统多指标非线性控制的约束参量模型，采用单极性稳态调节方法，分析微电网系统的电压扰动与电流响应分量，针对微电网系统的单极性特点，以输出功率为增益，进行微电网系统的耦合电流特征分析[3]，采用耦合频率相关性融合方法，分析微电网系统多指标非线性控制的等价评价系数，构建基于流程组态的微电网系统控制的微分控制模型，得到控制对象模型用如下二元微分方程表述：

式中，LQ表示微电网系统多指标非线性控制的可控电压源，UJ表示旋转坐标系下的直流偏置的电压，UE是频率耦合侧电压。微电网系统控制约束特征量用公式(2)表示：

其中，Lq表示相序域到dq 域的矢量变换分布电感，LJ=是负荷波动频率是正序分量参数。忽略并网逆变器的损耗，采用模糊二自由度控制模型进行微电网系统的直流多功率分送控制，根据流程组态分布，得到微电网的输出特征频率f，扰动频率分量与耦合频率分量成对出现，计算微电网系统的直流控制变量，采用多指标约束方法，得到约束参量矩阵分布为：

锁相环的输入只有q 轴电压，为满足实际需要，得到负序电流响应控制方程表示：

式中，v是微电网系统的电压输入；x1是确定的扰动步长下微电网系统输入流程组态特征分量；x2是输入信号的一阶导数；h为正序扰动电压的幅值，分析电流响应的幅值和相位，得到在流程组态控制下微电网系统的多指标联合控制因子为h0，当h值不变且输入电压稳定时，增大负序电流响应的幅值和相位，并对h0进行联合滤波调节，输出的h,h0是微电网系统的非线性多指标特征参数，采用负荷波动性调节方法进行微电网系统的非线性控制和联合调节。

（二）微电网系统多指标非线性特征分析。采用经验模态特征分解方法进行微电网系统多指标非线性特征分解，构建微电网系统的流程组态辨识模型[4]，进行微电网系统的直流多功率稳态调节，微电网系统多指标误差控制项为：

分析电压、电流的频域关系，采用经验模态分解方法进行微电网系统的模糊特征匹配[5]，得到微电网系统的电压控制器的参量解析结果为：

以直流母线电压为控制目标函数，进行微电网系统直流多功率分别控制[6]，构建多指标非线性控制对象模型：

1)构建微电网系统多指标非线性控制的模糊约束对象模型，得到多指标非线性控制的磁损耗在θ ω0时刻为0：

2)微电网系统的输出功耗等于负载功率时，满足：

3)直流电压控制的整流电压vi与微电网系统的输出电压之差满足高频增益时，输出的微电网系统测流电压之和为：

求出扰动分量与并网点电压扰动为：

时间很快地过去，蒙妮坦答应她的家人一个星期内回美国。她有很多缺点，但是守诺言不是其中之一，前后要飞两天，吃了五日。

微电网系统的多指标非线性控制的耦合因子表示为：

根据锁相环输出角度进行微电网系统的扰动电流调节，输出电感imx为：

在逆变器滤波电容约束下，端电压矢量重合，微电网系统的LM-Smith时滞项vsec为：

由于电压扰动对电流响应分量存在耦合性，采用多功率分散调节方法，得到微电网系统的多指标非线性控制输出为：

对以上方程进行联立求解，进行微电网系统的联合参数控制和自适应调节，提高微电网系统的多指标非线性控制能力[7]。

二、系统的多指标非线性控制建模优化

（一）流程组态的多模控制。在上述构建微电网系统多指标约束参量模型，并采用经验模态特征分解方法进行微电网系统多指标非线性特征分解的基础上，进行微电网系统多指标非线性控制建模[8]，本文提出基于流程组态的微电网系统多指标非线性控制建模方法，根据并网点三相稳态调节方法，得到微电网系统直流多功率解耦控制输出约束参量模型为：

其中：

在扰动分量与并网点电压扰动约束下，微电网系统的直流多功率分送控制模型满足Gm(s)=G0(s)，tm=τ，计算并网点三相电压，得到导纳元素幅值为：

计算非对角线元素与对角线的幅值，微电网系统的直流多功率分送控制受到干扰向量[9]，得到微电网系统的多指标非线性控制的特征方程为：

考虑控制器输出的调制信号对直流侧能量的影响，控制器参数存在如下折算特征方程：

微电网系统的多指标非线性控制流程组态特征量受到锁相环输出角度的扰动分量影响选，得到微电网系统的直流多功率分送控制的增益K=ΔK·Km，其中ΔK>0，微电网系统的频域表达式分别为Gm(s)e-tms与Gm(s)。根据上述分析，进行微电网系统的流程组态的多模控制。

（二）微电网系统多指标非线性律。由于交直流侧瞬时功率相等，计算微电网系统的直流多功率分送控制系统状态差值，采用非线性反馈调节方法，进行微电网系统的扰动分量调节，得到微电网系统多指标非线性反馈调节式表示：

式中，α1,α2,δ1,δ2,b0是锁相环输出角度和相位参数以及电压；kp,kd是比例系数和微分系数。采用稳态增益调节方法，进行多指标非线性控制建模，在流程组态分布周期内，得到交直流侧瞬时功率的输出振荡特性表示为：

式中，yi是第i通道的直流母线电压调节参数，是调制信号的扰动分量，bij是微电网系统的输入特征量，多指标非线性控制的特征分量为端口电压的频域传递矩阵为：

采用非线性控制方法，得到微电网系统的流程组态的联合控制微分方程为：

式中，f1,f2是直流电压环的最大功率点因素，y1是非线性模糊特征参数，y2是干扰因素特征参数是各个控制环节的可调参数。根据上述分析，结合流程组态参量估计实现微电网系统多指标非线性控制建模[10]，建立微电网系统的多指标非线性控制模型。

三、仿真实验与结果分析

为了测试本文方法在实现微电网系统非线性控制中的应用性能，进行仿真实验，设置扰动电压为120V，锁相电流环为1.25A，并网逆变控制系数为0.24，锁相环的比例积分参数为0.069，根据上述仿真参数设定，进行微电网系统多指标非线性控制，得到控制参数解算优化结果，如图1所示。

图1 控制参数解算结果

分析图1得知，采用本文方法进行微电网系统的多指标非线性控制的输出相位稳定性较好，电网输出增益较高，考虑电流控制器不对称情况下，得到电网系统的目标功率为1200kW，测试不同控制收敛性曲线，得到结果，如图2所示。

图2 控制收敛性曲线测试

分析图2得知，采用本文方法进行微电网系统非线性控制的收敛性较好，输出增益较大，测试不同方法进行微电网系统非线性控制的输出增益，得到结果，如图3所示。

图3 性能测试

分析图3得知，采用该方法进行微电网系统多指标非线性控制的耦合性较好，稳定控制能力较强，具有很好的输出稳定性和自适应控制能力。

四、结语

本文构建微电网系统多指标非线性控制的输出稳定性判据，采用耦合特性分析方法，进行微电网系统多指标联合参数控制，提出基于流程组态的微电网系统多指标非线性控制建模方法，根据微电网系统的输出频率耦合性特征进行单入单出稳定性判别，计算微电网系统的系统正负序阻抗，采用非线性反馈调节方法，进行微电网系统的扰动分量调节，结合流程组态参量估计实现微电网系统多指标非线性控制建模。研究得知，本文方法进行微电网系统多指标非线性控制的耦合性较好，稳定控制能力较强，具有很好的输出稳定性和自适应控制能力，在微电网系统控制中具有很好的应用价值。