中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：微電網(wǎng)作為分布式能源系統(tǒng)的重要組成部分，對于實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和促進(jìn)可再生能源的接入具有重要意義。然而，微電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中面臨著頻率控制的挑戰(zhàn)，特別是當(dāng)采用傳統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階PID和模糊分?jǐn)?shù)階PID控制器時(shí)，其性能局限性尤為明顯。為了有效應(yīng)對這一問題，本文提出了一種創(chuàng)新的變論域混合FFOPID控制器，通過自適應(yīng)權(quán)重調(diào)整，優(yōu)化了孤島微電網(wǎng)的頻率控制性能。同時(shí)，針對測量噪聲對控制系統(tǒng)性能的負(fù)面影響，本文引入了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)校正（DDR）濾波技術(shù)，提高了系統(tǒng)受噪聲干擾時(shí)的穩(wěn)定性，為微電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性提升提供了理論和實(shí)踐價(jià)值。
研究成果
01 設(shè)計(jì)了一種變論域混合FFOPID控制器，與傳統(tǒng)控制器相比兼?zhèn)溆行院汪敯粜缘男阅軆?yōu)勢，優(yōu)化了孤島微電網(wǎng)的頻率控制性能。
02 采用DDR濾波技術(shù)克服了系統(tǒng)反饋信號受到測量噪聲干擾致使電網(wǎng)頻率偏差增大的問題，提升了微電網(wǎng)的頻率控制穩(wěn)定性。
主要內(nèi)容
圖1為所設(shè)計(jì)控制器結(jié)構(gòu)圖。該控制器由FOPID控制器和FFOPID控制器分別加權(quán)后組成，其中FOPID控制器和FFOPID控制器的權(quán)重a和b生成于所設(shè)計(jì)的模糊伸縮因子混合控制器模塊。在不改變模糊控制器F1、F2的模糊子集劃分及模糊控制規(guī)則的前提下，將輸入輸出變量模糊論域隨誤差的變化而做相應(yīng)改變，誤差較大時(shí)適當(dāng)放大模糊論域，誤差較小時(shí)適當(dāng)壓縮模糊論域，從而使混合控制器C1和C2的輸出權(quán)重a和b更加精準(zhǔn)。經(jīng)過該模塊的控制，當(dāng)電網(wǎng)遇到負(fù)荷突變時(shí)，具有優(yōu)越魯棒性的 FFOPID控制器的權(quán)重b將得以提高；而在電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，具有更好穩(wěn)態(tài)精度的FOPID控制器的權(quán)重a將得以提高。
圖2展示了動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)校正 (DDR) 濾波模塊的濾波原理，當(dāng)僅知測量值fm(t)條件下，由相應(yīng)后驗(yàn)分布計(jì)算可知對真實(shí)值f(t)最佳估計(jì)值為測量值，結(jié)果準(zhǔn)確性精度較低。因此，加入模型預(yù)測信息f(t)，并結(jié)合貝葉斯公式得到基于f(t)、fm(t)的f(t)后驗(yàn)分布。根據(jù)最大后驗(yàn)概率估計(jì)可得，若獲得該后驗(yàn)分布最大值，則可使用相應(yīng)的f(t)作為f(t)的估計(jì)值 fddr(t)。此處使用最大似然估計(jì)法進(jìn)行求解，具體求解過程分為以下3步：①寫出似然函數(shù)；②取似然函數(shù)對數(shù)；③對取似然函數(shù)對數(shù)后的 函數(shù)求偏導(dǎo)。最后用解似然函數(shù)得到的f(t)作為估計(jì)值 fddr(t)。
表1為分別根據(jù)平方誤差積分準(zhǔn)則（ISE）和絕對誤差積分準(zhǔn)則（IAE）對3種控制器進(jìn)行對比的性能指標(biāo)值。從結(jié)果可以得出，無論根據(jù)ISE還是 IAE，變論域混合FFOPID控制器的性能指標(biāo)值均小于其他2種控制器，即所設(shè)計(jì)的變論域混合FFOPID控制器擁有更好的控制性能，以抑制孤島微電網(wǎng)的頻率波動(dòng)。
表2為不同控制器作用時(shí)，孤島模式下的微電網(wǎng)頻率偏差方差值對比，可以得出FOPID控制器、FFOPID控制器和變論域混合FFOPID控制器在2種測量噪聲分別作用時(shí)的性能表現(xiàn)：①無論在高斯噪聲或非高斯噪聲干擾時(shí)，3種控制器有DDR時(shí)的方差值均小于無DDR時(shí)的方差值。②無論噪聲為高斯噪聲或非高斯噪聲：當(dāng)無 DDR時(shí)，變論域混合FFOPID控制器的方差值均為最小；加入DDR后，變論域混合FFOPID控制器的方差值同樣為最小。上述結(jié)果驗(yàn)證了DDR濾波技術(shù)對于 孤島模式下微電網(wǎng)頻率控制的有效性，以及本文設(shè)計(jì)的變論域混合FFOPID控制器相比與FOPID控制器和 FFOPID控制器時(shí)的更優(yōu)性能表現(xiàn)。
