權(quán)利要求書： 1.一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對于包含風(fēng)機、儲能電池和負(fù)荷的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，確定母線電壓控制方法，即采用減載控制預(yù)留備用容量，并且進(jìn)行虛擬慣量控制和下垂控制；

2)定義用以衡量慣量大小的慣性支撐效益S，并通過風(fēng)機虛擬慣量控制變量Kwind改善慣性支撐效益S，所述的慣性支撐效益S定義具體為：直流微網(wǎng)在負(fù)荷擾動下導(dǎo)致電壓變化時，在加入虛擬慣量控制后擾動發(fā)生一秒內(nèi)的電壓曲線與極限慣量近似曲線之間圍成的面積定義為慣性支撐效益；

所述的慣性支撐效益S與虛擬慣量控制變量Kwind的表達(dá)式如下：其中， 為直流母線電壓變化率，ΔP為微網(wǎng)系統(tǒng)中隨機發(fā)生的負(fù)荷擾動大小，Kin為定值；

3)進(jìn)行編碼調(diào)控下模糊運行的雙層微網(wǎng)電壓控制，上層采用基于功率的分布式電源編碼，根據(jù)風(fēng)機滲透率和儲能電池SOC確定調(diào)度方案，下層根據(jù)慣性支撐效益S、電壓U以及上層調(diào)度方案的減載等級D作為輸入量，通過自適應(yīng)模糊控制確定虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和下垂控制系數(shù)Kd。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，所述的步驟3)中，在上層中，基于功率的分布式電源編碼具體為：當(dāng)風(fēng)機以MPPT方式運行時，則編碼為0，當(dāng)以減載狀態(tài)運行時，對應(yīng)的編碼為1?3，代表減載等級D依次遞增，用以表征預(yù)留備用容量的多少；

儲能電池包括三種運行狀態(tài)，分別為充電模式、放電模式和備用模式，對應(yīng)的編碼分別為0、1和2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，由風(fēng)機滲透率和儲能電池SOC確定調(diào)度方案，則風(fēng)機和儲能電池的調(diào)度運行狀態(tài)具體包括：

A、當(dāng)風(fēng)機滲透率大于100％時，表明風(fēng)機出力超過本地負(fù)荷及主網(wǎng)用電需求供給負(fù)荷，當(dāng)儲能電池SOC小于60％時，風(fēng)機為儲能電池充電，此時風(fēng)機選擇以MPPT方式運行或以減載狀態(tài)運行，減載等級依據(jù)風(fēng)電滲透率劃分，當(dāng)儲能電池SOC大于60％時，儲能電池處于備用模式，此時風(fēng)機選擇以減載狀態(tài)運行，減載等級依據(jù)風(fēng)電滲透率劃分；

B、當(dāng)風(fēng)機滲透率小于100％且大于80％時，風(fēng)機以減載狀態(tài)運行，且減載等級為2，當(dāng)風(fēng)機滲透率小于80％且大于50％時，風(fēng)機以減載狀態(tài)運行，且減載等級為1；

此時，當(dāng)儲能電池SOC<30％時，通過主網(wǎng)和風(fēng)機共同配合向負(fù)荷供電以及向儲能電池充電，儲能電池處于充電模式，否則，優(yōu)先通過風(fēng)機和儲能電池向負(fù)荷供電，主網(wǎng)補給差額功率，儲能電池處于放電模式；

C、當(dāng)風(fēng)機滲透率小于50％且大于20％時，風(fēng)機以減載狀態(tài)運行，且減載等級為1，當(dāng)風(fēng)機滲透率小于20％時，風(fēng)機以MPPT方式運行；

此時，當(dāng)儲能電池SOC<30％時，通過主網(wǎng)和風(fēng)機共同配合向負(fù)荷供電以及向儲能電池充電，儲能電池處于充電模式，否則，優(yōu)先通過風(fēng)機和儲能電池向負(fù)荷供電，主網(wǎng)補給差額功率，儲能電池處于放電模式。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，當(dāng)儲能電池SOC小于60％時有：當(dāng)風(fēng)機滲透率大于100％且小于120％時，此時風(fēng)機以MPPT方式運行運行，當(dāng)風(fēng)機滲透率大于120％且小于140％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為1，當(dāng)風(fēng)機滲透率大于

140％且小于160％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為2。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，當(dāng)儲能電池SOC大于60％時有：當(dāng)風(fēng)機滲透率大于100％且小于120％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為1，當(dāng)風(fēng)機滲透率大于120％且小于140％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為2，當(dāng)風(fēng)機滲透率大于140％且小于160％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為3。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，所述的步驟3)中，下層通過自適應(yīng)模糊控制確定虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和下垂控制系數(shù)Kd中的模糊邏輯如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，其特征在于，所述的慣性支撐效益S的取值范圍為[0?0.02]，母線電壓U的取值范圍為[0.95?

1.05]，虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和下垂控制系數(shù)Kd的取值范圍為[0?100]，所述的減載等級D的取值為[0?30％]。

說明書： 一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及雙饋風(fēng)機控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于編碼調(diào)控的高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法。

背景技術(shù)[0002] 基于微網(wǎng)的分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠消納更多的風(fēng)機容量，提高能量利用效率，大多數(shù)新能源分布式發(fā)電裝置、儲能裝置以及越來越多的負(fù)載使用直流電。因此若采用直流微

網(wǎng)架構(gòu)，可以省去額外的DC/AC變流環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單且效率更高，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)

展，直流微網(wǎng)的電壓等級已經(jīng)靈活可控，而且隨著變頻負(fù)載、直流精密負(fù)載的層出不窮，直

流供電以其得天獨厚的優(yōu)勢得到了能源界的廣泛運用。微網(wǎng)系統(tǒng)的多能互補、多源協(xié)調(diào)，

可靠穩(wěn)定運行，以及微網(wǎng)系統(tǒng)微源及負(fù)荷的可靠性和魯棒性很大程度上依賴于微電網(wǎng)中

電壓的精確控制。由此，利用下垂控制和虛擬慣量控制有效應(yīng)對高比例風(fēng)電的隨機出力以

及負(fù)荷的無序波動，控制母線電壓穩(wěn)定，就可以維持微網(wǎng)功率穩(wěn)定狀態(tài)。

[0003] 直流下垂利用P?U關(guān)系，微電網(wǎng)的電壓改變時，微源功率也隨之發(fā)生變動，能夠通過微電網(wǎng)輸出的功率調(diào)節(jié)來穩(wěn)定電壓偏差，不需微網(wǎng)彼此互聯(lián)通訊，即使得各微源達(dá)到即

插即用的控制目標(biāo)。同時，當(dāng)微網(wǎng)負(fù)荷擾動時，電壓平緩變化，以保障電壓在擾動瞬間不會

大幅衰降，有利于微網(wǎng)向負(fù)荷平穩(wěn)供電，故風(fēng)機采用虛擬慣量控制，在擾動過程提供功率

支撐減緩電壓變化。同時，下垂和虛擬慣量控制均需要備用功率作為后備支撐能量。

[0004] 風(fēng)機預(yù)留減載功率在運行中主要有以下作用：[0005] 1、風(fēng)機預(yù)留備用容量，當(dāng)微網(wǎng)有負(fù)荷擾動時，備用容量可以為風(fēng)機虛擬慣量控制提供短暫的功率支撐，避免其瞬間釋放轉(zhuǎn)速動能造成風(fēng)機轉(zhuǎn)速二次跌落。

[0006] 2、針對風(fēng)機滲透率較低的情況，在風(fēng)機激發(fā)瞬時能量減緩電壓變化的同時，備用容量更能有效的為下垂控制服務(wù)，為下垂控制提供功率支撐，幫助降低電壓偏差。若當(dāng)前

備用容量耗盡，指示系統(tǒng)有功不足，電壓會大幅度下降。

[0007] 3、針對風(fēng)機高滲透情況，當(dāng)前較低水平負(fù)荷僅消耗部分功率，功率減載主要為了將額外‘剩余功率’留作備用，將風(fēng)機大部分能量‘隱藏’以降低出現(xiàn)負(fù)荷擾動時微網(wǎng)電壓

水平。

[0008] 對直流微網(wǎng)，現(xiàn)在很少有發(fā)明技術(shù)涉及對下垂控制參數(shù)和虛擬慣量控制的協(xié)調(diào)控制。下垂控制的“分布”特征有效保證微電網(wǎng)系統(tǒng)中能量的供需平衡，對系統(tǒng)中的分布式

電源、儲能單元及負(fù)荷進(jìn)行管理配置。通過檢測直流母線電壓，源荷變流器采用不同控制

模式，控制含分布式電源和儲能裝置的直流微電網(wǎng)。虛擬慣量控制保證功率缺額的暫態(tài)過

程有足夠的有功抵抗電壓的降低幅度，保持直流微網(wǎng)電壓的穩(wěn)定運行，但是，現(xiàn)有技術(shù)卻

未考慮各電氣量之間相互影響而導(dǎo)致控制準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性不足的問題，也沒有考慮到直

流微網(wǎng)中的微源出力、負(fù)荷需求及儲能狀態(tài)這三者的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容[0009] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法。

[0010] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：[0011] 一種高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，包括以下步驟：[0012] 1)對于包含風(fēng)機、儲能電池和負(fù)荷的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，確定母線電壓控制方法，即采用減載控制預(yù)留備用容量，并且進(jìn)行虛擬慣量控制和下垂控制；

[0013] 2)定義用以衡量慣量大小的慣性支撐效益S，并通過風(fēng)機虛擬慣量控制變量Kwind改善慣性支撐效益S；

[0014] 3)進(jìn)行編碼調(diào)控下模糊運行的雙層微網(wǎng)電壓控制，上層采用基于功率的分布式電源編碼，根據(jù)風(fēng)機滲透率和儲能電池SOC確定調(diào)度方案，下層根據(jù)慣性支撐效益S、電壓U

以及上層調(diào)度方案的減載等級D作為輸入量，通過自適應(yīng)模糊控制確定虛擬慣量控制參數(shù)

Kwind和下垂控制系數(shù)Kd。

[0015] 所述的步驟2)中，所述的慣性支撐效益S定義具體為：[0016] 直流微網(wǎng)在負(fù)荷擾動下導(dǎo)致電壓變化時，在加入虛擬慣量控制后擾動發(fā)生一秒內(nèi)的電壓曲線與極限慣量近似曲線之間圍成的面積定義為慣性支撐效益。

[0017] 所述的步驟2)中，所述的慣性支撐效益S與虛擬慣量控制變量Kwind的表達(dá)式如下：

[0018][0019] 其中， 為直流母線電壓變化率，ΔP為微網(wǎng)系統(tǒng)中隨機發(fā)生的負(fù)荷擾動大小，Kin為定值。

[0020] 所述的步驟3)中，在上層中，基于功率的分布式電源編碼具體為：[0021] 當(dāng)風(fēng)機以MPPT方式運行時，則編碼為0，當(dāng)以減載狀態(tài)運行時，對應(yīng)的編碼為1?3，代表減載等級D依次遞增，用以表征預(yù)留備用容量的多少；

[0022] 儲能電池包括三種運行狀態(tài)，分別為充電模式、放電模式和備用模式，對應(yīng)的編碼分別為0、1和2。

[0023] 由風(fēng)機滲透率和儲能電池SOC確定調(diào)度方案，則風(fēng)機和儲能電池的調(diào)度運行狀態(tài)具體包括：

[0024] A、當(dāng)風(fēng)機滲透率大于100％時，表明風(fēng)機出力超過本地負(fù)荷及主網(wǎng)用電需求供給負(fù)荷，當(dāng)儲能電池SOC小于60％時，風(fēng)機為儲能電池充電，此時風(fēng)機選擇以MPPT方式運行或

以減載狀態(tài)運行，減載等級依據(jù)風(fēng)電滲透率劃分，當(dāng)儲能電池SOC大于60％時，儲能電池處

于備用模式，此時風(fēng)機選擇以減載狀態(tài)運行，減載等級依據(jù)風(fēng)電滲透率劃分；

[0025] B、當(dāng)風(fēng)機滲透率小于100％且大于80％時，風(fēng)機以減載狀態(tài)運行，且減載等級為2，當(dāng)風(fēng)機滲透率小于80％且大于50％時，風(fēng)機以減載狀態(tài)運行，且減載等級為1；

[0026] 此時，當(dāng)儲能電池SOC<30％時，通過主網(wǎng)和風(fēng)機共同配合向負(fù)荷供電以及向儲能電池充電，儲能電池處于充電模式，否則，優(yōu)先通過風(fēng)機和儲能電池向負(fù)荷供電，主網(wǎng)補給

差額功率，儲能電池處于放電模式；

[0027] C、當(dāng)風(fēng)機滲透率小于50％且大于20％時，風(fēng)機以減載狀態(tài)運行，且減載等級為1，當(dāng)風(fēng)機滲透率小于20％時，風(fēng)機以MPPT方式運行；

[0028] 此時，當(dāng)儲能電池SOC<30％時，通過主網(wǎng)和風(fēng)機共同配合向負(fù)荷供電以及向儲能電池充電，儲能電池處于充電模式，否則，優(yōu)先通過風(fēng)機和儲能電池向負(fù)荷供電，主網(wǎng)補給

差額功率，儲能電池處于放電模式；

[0029] 當(dāng)儲能電池SOC小于60％時有：[0030] 當(dāng)風(fēng)機滲透率大于100％且小于120％時，此時風(fēng)機以MPPT方式運行運行，當(dāng)風(fēng)機滲透率大于120％且小于140％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為1，當(dāng)風(fēng)機滲透

率大于140％且小于160％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為2。

[0031] 當(dāng)儲能電池SOC大于60％時有：[0032] 當(dāng)風(fēng)機滲透率大于100％且小于120％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為1，當(dāng)風(fēng)機滲透率大于120％且小于140％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為2，

當(dāng)風(fēng)機滲透率大于140％且小于160％時，此時風(fēng)機以減載狀態(tài)運行且減載等級為3。

[0033] 所述的步驟3)中，下層通過自適應(yīng)模糊控制確定虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和下垂控制系數(shù)Kd中的模糊邏輯如下：

[0034][0035] 所述的慣性支撐效益S的取值范圍為0?0.02，母線電壓U的取值范圍為[0.95?1.05]，虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和下垂控制系數(shù)Kd的取值范圍為[0?100]，所述的減載等級D

的取值為[0?30％]。

[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：[0037] 本發(fā)明提出了指標(biāo)慣性支撐效益S來衡量慣量，確定了風(fēng)機虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和S的關(guān)系，利用雙層控制系統(tǒng)，上層采用基于功率編碼的風(fēng)機儲能調(diào)控，根據(jù)高滲透

情況下風(fēng)機滲透率確定減載等級，預(yù)留備用功率，下層利用上層的減載備用容量，以及S和

電壓大小作為輸入量，通過模糊自適應(yīng)控制來改變虛擬慣量控制參數(shù)Kwind和下垂控制系

數(shù)Kd，本發(fā)明提出的雙層控制能有效應(yīng)對負(fù)荷擾動，提升微網(wǎng)的電壓運行穩(wěn)定程度。

附圖說明[0038] 圖1為直流微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。[0039] 圖2為下垂控制特性圖。[0040] 圖3為虛擬慣量控制參數(shù)Kwind與慣性支撐效益S的關(guān)系圖。[0041] 圖4為直流微網(wǎng)在負(fù)荷擾動時的電壓變化。[0042] 圖5為慣性支撐效益S的隸屬度函數(shù)。[0043] 圖6為電壓的隸屬度函數(shù)。[0044] 圖7為減載率的隸屬度函數(shù)。[0045] 圖8為風(fēng)機虛擬慣量控制系數(shù)的隸屬度函數(shù)。[0046] 圖9為下垂控制系數(shù)的隸屬度函數(shù)。[0047] 圖10為直流微網(wǎng)中直流母線電壓。[0048] 圖11為采用定參數(shù)以及變參數(shù)情況下的Kwind和Kd。[0049] 圖12為負(fù)荷擾動情況下風(fēng)機出力。[0050] 圖13為滲透率波動圖。[0051] 圖14為母線電壓與基準(zhǔn)值偏差。[0052] 圖15為滲透率波動情況下風(fēng)機出力。[0053] 圖16為風(fēng)機減載狀態(tài)以及儲能調(diào)度運行狀態(tài)判斷流程圖。具體實施方式[0054] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。[0055] 實施例[0056] 本發(fā)明提出一種基于編碼調(diào)控的高滲透風(fēng)機模糊自適應(yīng)運行的微網(wǎng)電壓控制方法，包括一下步驟：

[0057] 步驟1：根據(jù)下垂控制、預(yù)留減載功率以及虛擬慣量控制參數(shù)對微網(wǎng)電壓穩(wěn)定運行的影響，定義衡量慣量大小的參量慣性支撐效益S；

[0058] 步驟2：針對微網(wǎng)中電壓水平和各分布式電源出力間復(fù)雜的耦合關(guān)系，綜合考慮直流微網(wǎng)中的風(fēng)機滲透率和儲能SOC來確定調(diào)度方案，并將各分布式電源的控制方式設(shè)置

為編碼形式；

[0059] 步驟3：在編碼確定好的調(diào)度方案基礎(chǔ)上，輸入變量為母線電壓U、慣性支撐效益S以及減載等級D，并通過制定的模糊邏輯確定具體的虛擬慣量控制參數(shù)Kwind以及下垂控

制參數(shù)Kd。

[0060] 本發(fā)明搭建微網(wǎng)系統(tǒng)如圖1所示，母線電壓400，系統(tǒng)內(nèi)有一臺80WM的永磁直驅(qū)風(fēng)機，額定風(fēng)速12m/S，風(fēng)機采用虛擬慣量控制，下垂控制以及減載控制，儲能和主網(wǎng)均采

用下垂控制，直流微網(wǎng)的電壓是衡量功率平衡關(guān)系的直接指標(biāo)，微網(wǎng)源荷的不協(xié)調(diào)不可避

免的帶來電壓的降落，分布式電源及主網(wǎng)通過下垂控制來維持電壓穩(wěn)定。

[0061] 如圖2所示，當(dāng)風(fēng)機滲透率低，此時電壓水平較低時，若當(dāng)前負(fù)荷與電源在A點平衡，當(dāng)前主網(wǎng)中同步機功率極限PG時，當(dāng)負(fù)荷水平提升時，此時功率曲線運行于PG曲線上，

電壓將大幅度衰減，若風(fēng)機預(yù)留一定的備用功率時，電壓水平將有一定提高，若負(fù)荷曲線

為L1，此時有風(fēng)機預(yù)留備用功率時功率?電壓曲線對應(yīng)Pb段，此時電壓為UB，與未預(yù)留備用時

電壓UC相比，有較大的提升。

[0062] 下垂控制系數(shù)Kd體現(xiàn)功率對負(fù)荷波動的穩(wěn)態(tài)的維持，下垂控制特性如圖2，當(dāng)電壓偏差為ΔU時，L2消耗功率ΔP1，當(dāng)下垂系數(shù)增大，對應(yīng)曲線L3，當(dāng)前消耗的功率為ΔP2，

所以下垂系數(shù)大小體現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)下對負(fù)荷的容納能力，系數(shù)越大，出現(xiàn)功率擾動時，電壓偏

差越小，相同電壓偏差時其容納功率越多。

[0063] 1、風(fēng)機直流虛擬慣量[0064] 在直流系統(tǒng)，慣性反映了系統(tǒng)中能量阻止電壓突變的作用。直流微網(wǎng)中僅有電容存儲能量，由于直流微網(wǎng)中并聯(lián)電容值很小，其儲存能量很小，并不能對電壓擾動有很大

的支撐作用，故風(fēng)機采用虛擬慣量，變流器控制環(huán)中加入：

[0065][0066] 直流側(cè)電容兩邊的電壓電流關(guān)系如下：[0067][0068] 此時Kin＝f(c)，是關(guān)于并聯(lián)電容值的函數(shù)，數(shù)值較小，但是當(dāng)風(fēng)機采用虛擬慣量時，當(dāng)前為風(fēng)機變流器輸出功率，使得：

[0069] Pref＝Popt?P(du/dt)[0070] 在最大功率追蹤Popt的基準(zhǔn)上形成根據(jù)du/dt而變化的功率指令，Pref的變化影響風(fēng)機出力的變化的變化，故當(dāng)前系統(tǒng)慣性響應(yīng)為：

[0071][0072] ΔPwind即為在功率環(huán)指令P(du/dt)作用下風(fēng)機額外的響應(yīng)電壓變化的功率。當(dāng)前風(fēng)機出力為響應(yīng)電壓變化的非線性函數(shù)，能隨著電壓變化而改變風(fēng)機輸出有功。與交流

電網(wǎng)不同，直流微網(wǎng)在負(fù)荷擾動時電壓變化如圖4所示：初始時刻du/dt很大，難以直接測

量，故本文定義慣性支撐效益，假設(shè)系統(tǒng)慣量極限小，此時電壓變化曲線近似為以A為原點

的兩坐標(biāo)軸圍成的垂直線，稱為極限慣量近似曲線。當(dāng)風(fēng)機加入虛擬慣量控制，額外的有

功會支撐電壓，取擾動發(fā)生一秒內(nèi)的電壓曲線圖，此時慣性維持的電壓變化曲線為曲線1，

其與極限慣量近似曲線之間圍成的面積為慣性支撐效益S，用它來表征當(dāng)前微網(wǎng)系統(tǒng)慣量

的大小，S越大，代表在擾動的初始時間內(nèi)，風(fēng)機供給的功率越多，電壓在慣性支撐作用下

降低緩慢，則當(dāng)前慣量較大。所以，風(fēng)機加入虛擬慣量控制后，風(fēng)機功率與S呈現(xiàn)正相關(guān)，定

義風(fēng)機響應(yīng)電壓變化的功率ΔPwind變化為：Kwind*S，Kwind為風(fēng)機虛擬慣量系數(shù)。

[0073] 則公式 可以變?yōu)椋篬0074][0075][0076][0077] Kin'＝Kin*K1(7)[0078][0079] K2＝Kwind*S(9)[0080] 上式中，Kin為衡量電容儲能的大小的定值，ΔP為系統(tǒng)中隨機發(fā)生的負(fù)荷擾動，在實際運行過程中，只能改變K2，且S為因變量，只能等效改變Kwind，在運行過程中，若S過

小，慣量過低，可以通過增大Kwind來提高K2，從而提高K1，此時等效虛擬慣性常數(shù)Kin'越

大，電壓變化率相應(yīng)會減小。

[0081] 通過觀測S的大小，反應(yīng)電壓變化量即慣量的大小。通過控制變量Kwind，來改善電壓變化率，從而改善S。

[0082] 2、編碼調(diào)控下模糊運行的微網(wǎng)電壓控制[0083] 2.1上層基于功率的分布式電源編碼[0084] 微網(wǎng)中電壓水平和各分布式電源出力間復(fù)雜的耦合關(guān)系，導(dǎo)致微網(wǎng)控制的準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性不足，本發(fā)明綜合考慮直流微網(wǎng)中的風(fēng)機滲透率，儲能SOC，來確定調(diào)度方案，

將以下各分布式電源的控制方式設(shè)置成編碼形式：

[0085] 風(fēng)機可選擇進(jìn)入減載狀態(tài)或者M(jìn)PPT運行模式，若風(fēng)機MPPT運行，則編碼形式為0，減載運行則編碼為1?3，減載等級依次遞增，表征預(yù)留備用容量的多少。

[0086] 減載對微網(wǎng)主要有以下作用：[0087] 減載預(yù)留備用功率的多少是風(fēng)機下垂控制和虛擬慣量參數(shù)制定的重要約束條件。

[0088] 儲能具有三種運行狀態(tài)，分別為充電模式(0)，放電模式(1)和備用模式(2)[0089] 如圖16所示，根據(jù)風(fēng)機滲透率Spet確定減載等級D和預(yù)留備用容量，風(fēng)機減載狀態(tài)以及儲能調(diào)度運行狀態(tài)如下：

[0090] A、運行時風(fēng)機滲透率過大，此時：Pwind?PES?Pload＞Pgrid，風(fēng)機超過本地負(fù)荷及主網(wǎng)用電需求供給負(fù)荷，微網(wǎng)在很高的電壓水平運行，此時由風(fēng)機變流器下垂控制保證電

壓穩(wěn)定運行；

[0091] 此時風(fēng)電供給負(fù)荷時采用超速控制減載運行，減載等級依據(jù)風(fēng)電滲透率劃分。儲能SOC小于60％時，風(fēng)電給儲能電池充電，儲能不充電時處于備用狀態(tài)。

[0092] B、風(fēng)電滲透率較大(大于50％)：考慮此時由風(fēng)機和儲能供給負(fù)荷功率，當(dāng)前風(fēng)機考慮MPPT以及減載等級1。出力浮動導(dǎo)致電壓的大幅度波動，滲透率大于80％時，由于主網(wǎng)

參與調(diào)頻比例較小，系統(tǒng)缺乏大容量機組的慣性支撐，不利于功率平衡，故此時考慮風(fēng)機

減載控制，預(yù)留功率，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動時，充分釋放備用功率來幫助調(diào)節(jié)電壓的穩(wěn)定運行。

小于80％時則風(fēng)機MPPT運行，利用盡可能大的消納風(fēng)能來供給負(fù)荷，提高新能源利用率。

當(dāng)SOC<30％時，此時主要通過主網(wǎng)和風(fēng)機配合向負(fù)荷供電以及向儲能充電，相反電池剩余

較大電量時，優(yōu)先考慮風(fēng)機和儲能向負(fù)荷供電，主網(wǎng)再補給差額功率。

[0093] C、風(fēng)電滲透率較?。篬0094] Pwind+PES＜Pload[0095] 電壓小，風(fēng)機MPPT運行，儲能SOC大于30％時放電，共同供給負(fù)荷，儲能SOC小于30％時主網(wǎng)同時向儲能和負(fù)荷供電，主網(wǎng)變流器控制母線電壓恒定。

[0096] 2.2自適應(yīng)模糊控制[0097] 在上述風(fēng)機調(diào)控以及儲能狀態(tài)基礎(chǔ)上，根據(jù)母線的電壓大小U以及慣性支撐效益S自適應(yīng)調(diào)整下垂控制參數(shù)Kd和虛擬慣量控制參數(shù)Kwind，在不同工況下處理這種不確定性

和非線性問題，利用模糊邏輯的原理，將母線的電壓大小U和慣性支撐效益S以及減載等級

D為輸入變量，且均在標(biāo)幺值下，確定針對慣量大小的虛擬慣量控制參數(shù)，以及針對穩(wěn)態(tài)功

率平衡的下垂控制參數(shù)。

[0098] 由圖3分析可知，S越小，表征當(dāng)前慣量越小，此時Kwind的取值應(yīng)該越大，減載越大，Kwind取值越大。同時，若S過大，可能使得風(fēng)機發(fā)出功率過大，影響自身轉(zhuǎn)速等運行特

性，此時需減小Kwind。

[0099] 大電壓情況下，應(yīng)將下垂系數(shù)提高以應(yīng)對當(dāng)前高比例風(fēng)電出力情況，從而吸納更多功率。小電壓情況下，盡可能減小下垂系數(shù)以應(yīng)對當(dāng)前低功率狀態(tài)，并且備用容量較大，

下垂系數(shù)可稍大。

[0100] 同時，根據(jù)上節(jié)分析，將減載分為三種情況，為減載多，對應(yīng)等級3；減載中，對應(yīng)等級2；減載小，對應(yīng)等級1；以此確定的模糊邏輯如表1所示。

[0101] 綜上，圖5為慣性支撐效益S的隸屬度函數(shù)，選用三個模糊集：DS(S大)，MS(S中)，LS(S小)，取值范圍為0?0.02，將母線電壓U分為三個模糊集UD(電壓大)，UM(電壓中等)，UL

(電壓小)，取值范圍為[0.95?1.05]，其相應(yīng)的隸屬度函數(shù)如圖6所示；

[0102] 圖7為減載等級的隸屬度函數(shù)，選用模糊集：減載多，減載中，減載少，取值為[0?30％]。

[0103] 圖8和圖9為相應(yīng)的的風(fēng)機虛擬慣量系數(shù)Kwind和下垂控制系數(shù)Kd的隸屬度函數(shù)，兩個輸出變量均有5個模糊集：極大，大，中，小，極小。取值范圍均為[0?100]。

[0104] 在采用模糊控制時，表1中極大表征kd或者Kwind的大小狀態(tài)，其具體范圍體現(xiàn)在隸屬度函數(shù)中。

[0105] 表1模糊邏輯[0106][0107][0108] 仿真驗證[0109] 設(shè)定仿真此時風(fēng)速10m/s，風(fēng)機初始出力60WM，負(fù)荷功率100WM，此時功率編碼為減載等級1，15S時在微網(wǎng)中加入50WM負(fù)荷擾動，分別比較不加虛擬慣量控制，加入定控制

參數(shù)，以及基于模糊自適應(yīng)的變虛擬控制參數(shù)情況下母線電壓波動以及電壓偏差如圖10

所示。

[0110] 定Kwind與定Kd以及本文的基于模糊控自適應(yīng)的控制變量參數(shù)，在變參數(shù)作用下，風(fēng)機功率如圖11。

[0111] 計及風(fēng)速波動性，設(shè)置風(fēng)速變化得到變化的滲透率，不設(shè)置任何擾動，對比定虛擬慣量下垂控制參數(shù)以及本文基于自適應(yīng)的模糊時母線電壓偏差如圖14所示，以及DFIG

有功功率變化情況如圖15所示。若風(fēng)速波動，導(dǎo)致風(fēng)機滲透率如圖13變化。

[0112] 根據(jù)與基準(zhǔn)電壓的偏差可知，圖14、15可證明，本文所提加入模糊自適應(yīng)控制，得到的變虛擬慣量下垂控制參數(shù)，充分利用可變減載備用功率，根據(jù)擾動后的慣性支撐效益

以及電壓變化，使得電壓波動緩慢，在擾動過程中提供更多的有功功率。