异构飞轮储能系统的多目标控制方法、系统、装置及介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115833191A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211617848.X(22)申请日2022.12.15(71)申请人华南理工大学地址510641广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人蔡鹤彭震山(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师郑宏谋(51)Int.Cl.H02J3/30(2006.01)H02J13/00(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称异构飞轮储能系统的多目标控制方法、系统、装置及介质(57)摘要本发明公开了一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法、系统、装置及介质，其中方法包括：确定飞轮储能单元的动力学模型与控制目标；根据指令发生器，设定每个飞轮储能单元的指令发生器上层的分布式观测器；设定每个飞轮储能单元的渐进内部模型下层的分布式观测器；根据指令发生器和两个分布式观测器，为每一个飞轮储能单元设置控制器，实现飞轮储能系统的功率跟踪与荷能平衡的双目标控制。在本发明中，飞轮实际动态模型得到考虑，储能系统可在飞轮模型与不稳定的通讯网络下保持其功率跟踪与荷能平衡，系统的双目标控制得以实现。本发明可广泛应用于储能系统协同控制领域。CN115833191ACN115833191A权利要求书1/3页1.一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法，其特征在于，包括以下步骤：确定飞轮储能单元的动力学模型与控制目标；根据指令发生器，设定每个飞轮储能单元的指令发生器上层的分布式观测器；设定每个飞轮储能单元的渐进内部模型下层的分布式观测器；根据指令发生器和两个分布式观测器，为每一个飞轮储能单元设置控制器，实现飞轮储能系统的功率跟踪与荷能平衡的双目标控制。2.根据权利要求1所述的一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统包括通讯网络、指令发生器、若干个飞轮储能单元和电网。3.根据权利要求1所述的一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法，其特征在于，所述飞轮储能单元的动态模型如下：式中，为第i个飞轮的荷能转速系数，ωi,max表示第i个飞轮运行时允许的最大转速，ωi(t)表示第i个飞轮在时刻t的角速度，Ii、Bvi、Pi,out(t)分别表示第i个飞轮的转动惯量、阻尼系数与在时刻t的输出功率。4.根据权利要求1所述的一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法，其特征在于，实现飞轮储能系统的功率跟踪与荷能平衡的双目标控制的表达式为：其中，PFESMS(t)表示在时刻t飞轮储能系统的总输出功率，Pi,out(t)表示第i个飞轮在时刻t的输出功率，飞轮数目为N；PREF(t)表示总输出功率的参考值，φi(t)表示在时刻t第i个飞轮的荷能状态，φj(t)表示在时刻t第j个飞轮的荷能状态。5.根据权利要求1所述的一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法，其特征在于，所述指令发生器上层的分布式观测器设定如下：指令发生器设定为：PREF(t)＝C0η0(t)式中，η0(t)为指令发生器的内部状态，S0和C0为常数矩阵，ψ0(t)＝φi(t)，PREF(t)表示总输出功率的参考值；设定通讯网络是无向的，即aij＝aji，其中i,j＝1,2,...,N,i≠j.指令发生器上层的分布式观测器设定如下：2CN115833191A权利要求书2/3页Pi,REF(t)＝Ci(t)ηi(t)其中，Si(t)表示第i个分布式指令发生器系数矩阵S0观测值，Sj(t)表示第j个分布式指令发生器系数矩阵S0观测值，μs表示系数矩阵S0观测器增益，Ci(t)表示第i个分布式指令发生器系数矩阵C0观测值，Cj(t)表示第j个分布式指令发生器系数矩阵C0观测值，μC表示系数矩阵C0观测器增益，ηi(t)表示第i个分布式指令发生器内部状态矩阵η0(t)观测值，ηj(t)表示第j个分布式指令发生器内部状态矩阵η0(t)观测值，μη表示内部状态矩阵η0(t)观测器增益，Pi,REF(t)表示第i个分布式指令发生器输出到第i个飞轮的功率参考值，如果第i个分布式观测器在时刻t能获得第j个分布式观测器的信息，则aij(t)＝1，否则，aij(t)＝0，飞轮数目为N。6.根据权利要求1所述的一种异构飞轮储能系统的多目标控制方法，其特征在于，所述渐进内部模型下层的分布式观测器设定如下：设定通讯网络是无向的，即aij＝aji，其中i,j＝1,2,...,N,i≠j，则系统渐进内部模型下层的分布式观测器如下：其中，θi(t)表示第i个内部模型系数θ的观测值，θj(t)表示第j个内部模型系数θ的观测值，μθ表示系数θ观测器增益，θi(0)表示θi(t)的初始值，ξi(t)表示第i个内部模型系数ξ的观测值，ξj(t)表示第j个内部模型系数ξ的观测