用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法与流程

本发明属于高比例新能源电力系统，尤其涉及一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法。

背景技术：

1、新能源如光伏、风电等，必将代替传统能源成为人类社会生产生活的主流能源。传统电力系统正向着以电力电子变换器为主导的高比例新能源方向发展。然而，由于变换器控制的非线性及多耦合特征，系统稳定性遭遇重大挑战。目前新能源并网控制多基于小信号模型分析设计。在遭受系统大扰动后易出现诸如频率发散、电压不稳定、振荡等不稳定现象。有必要开展大信号控制方面研究。而实际上，新能源又是一类典型的非线性系统，并网系统在实施稳定控制中展现出非常复杂的非线性特征，难以利用李雅普诺夫直接法对新能源并网系统进行大信号稳定性分析。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，用于解决新能源并网系统在实施稳定控制中展现出非常复杂的非线性特征，难以利用李雅普诺夫直接法对新能源并网系统进行大信号稳定性分析的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，包括：获取新能源并网系统的二阶非线性模型，并将所述二阶非线性模型中的正弦量sinδ除以相位控制单元输出相角与电网相角差δ，再乘以相位控制单元输出相角与电网相角差δ，并将相位控制单元输出相角与电网相角差δ和积分器输出值α分别作为第一状态变量x1和第二状态变量x2；根据所述第一状态变量x1和所述第二状态变量x2重写所述二阶非线性模型，并根据二阶微分方程组确定所述新能源并网系统的状态空间模型，得到所述新能源并网系统的状态空间矩阵；将所述状态空间矩阵中的非线性项sinx1/x1作为模糊对象，并根据所述模糊对象确定第一状态变量x1的论域(-a，a)，且x1≠0，a为模糊边界，a的初始值为(-π，π)范围内任意值；根据所述第一状态变量x1的论域(-a，a)确定所述模糊对象的模糊边界，并确定第一模糊状态矩阵a1和第二模糊状态矩阵a2；根据所述第一模糊状态矩阵a1和所述第二模糊状态矩阵a2列写线性矩阵不等式组，并判断所述线性矩阵不等式组的解中是否存在公共正定矩阵m；若存在公共正定矩阵m，则对第一状态变量x1的论域(-a，a)进行扩大，得到第一状态变量的最大论域，并根据所述最大论域确定隶属度函数和模糊规则；根据所述第一模糊状态矩阵、所述第二模糊状态矩阵、所述隶属度函数和所述模糊规则确定新能源并网系统的模糊等效模型。

3、第二方面，本发明提供一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模系统，包括：获取模块，配置为获取新能源并网系统的二阶非线性模型，并将所述二阶非线性模型中的正弦量sinδ除以相位控制单元输出相角与电网相角差δ，再乘以相位控制单元输出相角与电网相角差δ，并将相位控制单元输出相角与电网相角差δ和积分器输出值α分别作为第一状态变量x1和第二状态变量x2；重写模块，配置为根据所述第一状态变量x1和所述第二状态变量x2重写所述二阶非线性模型，并根据二阶微分方程组确定所述新能源并网系统的状态空间模型，得到所述新能源并网系统的状态空间矩阵；第一确定模块，配置为将所述状态空间矩阵中的非线性项sinx1/x1作为模糊对象，并根据所述模糊对象确定第一状态变量x1的论域(-a，a)，且x1≠0，a为模糊边界，a的初始值为(-π，π)范围内任意值；第二确定模块，配置为根据所述第一状态变量x1的论域(-a，a)确定所述模糊对象的模糊边界，并确定第一模糊状态矩阵a1和第二模糊状态矩阵a2；判断模块，配置为根据所述第一模糊状态矩阵a1和所述第二模糊状态矩阵a1列写线性矩阵不等式组，并判断所述线性矩阵不等式组的解中是否存在公共正定矩阵m；扩大模块，配置为若存在公共正定矩阵m，则对第一状态变量x1的论域(-a，a)进行扩大，得到第一状态变量的最大论域，并根据所述最大论域确定隶属度函数和模糊规则；第三确定模块，配置为根据所述第一模糊状态矩阵、所述第二模糊状态矩阵、所述隶属度函数和所述模糊规则确定新能源并网系统的模糊等效模型。

4、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法的步骤。

5、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法的步骤。

6、本申请的用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，能够对并网系统进行精准建模，准确描述新能源并网系统动态，利用lmi工具箱快速求解系统的李雅普诺夫函数，大大降低了使用李雅普诺夫直接法对系统进行稳定性分析的难度，便于新能源并网系统的稳定性分析。

技术特征：

1.一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，所述二阶非线性模型的表达式为：

3.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，所述状态空间矩阵的表达式为：

4.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，所述将所述状态空间矩阵中的非线性项sinx1/x1作为模糊对象，并根据所述模糊对象确定第一状态变量x1的论域(-a，a)包括：

5.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，将sina/a和1作为模糊对象的模糊边界；

6.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，根据所述第一模糊状态矩阵a1和所述第二模糊状态矩阵a2列写的线性矩阵不等式组的表达式为：

7.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，所述隶属度函数的表达式为：

8.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，所述模糊规则为：如果x1≠0，则状态空间矩阵a＝a1；如果x1＝0，则状态空间矩阵a＝a2。

9.根据权利要求1所述的一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，其特征在于，所述新能源并网系统的模糊等效模型的表达式为：

技术总结
本发明公开了一种用于新能源并网稳定控制的非线性模糊大信号建模方法，方法包括将非线性系统进行模糊线性化，用线性系统等效逼近非线性系统，通过对等效线性系统的研究表征原非线性系统的性质，从而便于利用LMI工具箱能够方便的找到李雅普诺夫函数进行稳定性分析并给出系统的稳定运行域，从而解决传统新能源并网系统控制难以利用李雅普诺夫直接法进行大信号稳定性分析设计的难题。

技术研发人员：陶翔,王凯,张帅,辛建波,周求宽,刘一欣,周宁,陈波,徐在德,潘本仁,叶钟海,邓东,彭强,杜强,文力明,程思萌,汪硕承,刘柳,裴梦璐,戴同垠
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15