[发明专利]一种基于分数阶微积分的电动汽车微电网充放电调频方法

权利要求书

1.一种基于分数阶微积分的电动汽车微电网调频方法，所述电动汽车微电网将交流电网接入的电能经双向AC/DC变换器和DC/DC变换器后提供给动力电池组，SVPWM控制产生的脉冲信号作为双向AC/DC变换器脉冲信号；其特征在于：所述AC/DC变换器采用在dq坐标系下的电流前馈解耦控制方法，其中电压外环采用分数阶比例积分控制器；所述DC/DC变换器中的电容和电感采用分数阶模型拟合，通过两级调频策略调节电动汽车充放电频率特性：

一级调频中，考虑到电动汽车动力电池本身特性以及用户出行需求，在调频控制中设有频率调整死区f_death以及充/放电功率上、下限P_max、P_min，表征调频控制原理的调频下垂系数K_pf为：

其中：P为实际系统有功，P_set为充/放电功率参考值，ΔP₁＝P-P_set；f_n为系统额定频率，f为系统实际频率，Δf＝f_n-f；

在充放电策略中加入第二级调频，通过计算功率修正量ΔP₂来补偿系统功率缺额；当频率调节后的最终频率达到系统额定频率f_n时，则充/放电功率参考值P_set减小ΔP₂，则：

ΔP₂＝K_pf(f_n-f_death-f)+(K_G+K_L)(f_n-f)

其中：K_G为电源调频下垂系数，K_L为综合负荷调频下垂系数，为修正后的充/放电功率参考值；

计算充/放电功率输出参考值P^*为：

根据充/放电功率输出参考值P^*调节电动汽车充放电频率特性。

2.根据权利要求1所述的基于分数阶微积分的电动汽车微电网调频方法，其特征在于：所述AC/DC变换器中，电流内环反馈控制实现功率因数校正，电压外环为SVPWM控制提供参考电压，电压外环采用分数阶比例积分控制器，分数阶比例积分控制器的传递函数G(s)为：

其中：K_p为比例系数，K_i为积分系数，λ为积分阶数，s为变量。

3.根据权利要求2所述的基于分数阶微积分的电动汽车微电网调频方法，其特征在于：所述SVPWM控制的过程为：通过坐标变换将交流电网接入的交流电流i_a、i_b和i_c变换为电流i_d和i_q；通过电压外环将直流侧电压的参考值V_ref与实测值V_dc的差经过PI^λ调节后作为d轴电流i_d的参考值i_dref；当功率因数为1时，q轴电流i_q的参考值i_qref为0；基于i_dref和i_qref分别对i_d和i_q进行调节，得到电压指令值，最后通过空间脉宽调制算法获得脉冲信号；

SVPWM控制过程中采用了在dq坐标系下的电流前馈解耦控制方法，使用电流内环反馈控制校正整流变换的功率因数，解耦方程为：

其中：V_d和V_q为dq轴电压，ω为角频率，L_s为电网侧电感，u_d和u_q为dq轴测量电压。

4.根据权利要求1所述的基于分数阶微积分的电动汽车微电网调频方法，其特征在于：所述DC/DC变换器中的电容C₀和电感L₀采用分数阶模型拟合，即在Simulink环境下，采用分抗链及Oustaloup有理逼近方法拟合电容和电感，具体为：

在(ω_b,ω_h)频率段内实现微积分算子s^α的有理逼近，其中Oustaloup滤波器的传递函数G_O(s)为：

其中：ω_b和ω_h为频率的下限和上限，α为阶数，N取正整数；ω_k'和ω_k分别为分子分母上的系数，其中对Oustaloup滤波器的传递函数G_O(s)使用matlab进行部分分式展开，将得到的展开式使用分抗链的形式进行表达，得到电容C₀和电感L₀。