CN106786480A - 一种直流微电网稳定性确定方法 - Google Patents

Abstract

一种直流微电网稳定性确定方法，其包括：步骤一、获取直流微电网的系统参数；步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型，根据系统参数计算直流微电网的控制参数的可行域；步骤三、获取直流微电网的当前控制参数，并判断当前控制参数的取值是否在可行域内，如果在，则判定直流微电网具有全时滞稳定性。相较于将传输延时处理为一阶惯性环节的分析方法，本文基于时滞系统的分析方法更切合实际，为系统的稳定运行提供了一个更宽的时滞范围，使控制器的运行更加安全可靠。

Description

一种直流微电网稳定性确定方法

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，具体地说，涉及一种直流微电网稳定性确定方法。

背景技术

微电网是相对传统大电网的一个概念，它是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。由于直流负载不断增多，并且在直流微电网中无需考虑分布式电源之间的同步问题，并且能够提供更好的电能质量和具有更高的效率，因此近年来直流微电网成为研究的热点并得到的迅速的发展。

微电网的稳定性也就是电压与频率的稳定性以及供电的持续性。现代工业尤其是精密仪器等生产对电力的稳定性要求极高。保证微电网的稳定性既能够给用户提供高质量的电能，又能够减少对大电网的依赖。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种直流微电网稳定性确定方法，所述方法包括：

步骤一、获取直流微电网的系统参数；

步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型，根据所述系统参数计算所述直流微电网的控制参数的可行域；

步骤三、获取所述直流微电网的当前控制参数，并判断所述当前控制参数的取值是否在所述可行域内，如果在，则判定所述直流微电网具有全时滞稳定性。

根据本发明的一个实施例，

所述系统参数包括：电压参考值、第一微源侧的线路阻抗值、第二微源侧的线路阻抗值、负载阻抗值、第一微源和第二微源的输出电流均分比例；

所述控制参数包括所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数和电流积分参数。

根据本发明的一个实施例，所述预设直流微电网分布式控制模型为：

其中，v_{1_ref}和v_{2_ref}分别表示第一微源和第二微源的参考输出电压，v₁(t-τ)和i₁(t-τ)分别表示第一延时电压和第一延时电流，v₂(t-τ)和i₂(t-τ)分别表示第二延时电压和第二延时电流，v₁和v₂分别表示第一微源和第二微源的输出电压，和分别表示第一微源和第二微源的初始电压，i₁和i₂分别表示第一微源和第二微源的输出电流，p_v1和m_v1分别表示与第一微源对应的电压比例参数和电压积分参数，p_v2和m_v2分别表示与第二微源对应的电压比例参数和电压积分参数，p_i1和m_i1分别表示与第一微源对应的电流比例参数和电流积分参数，p_i2和m_i2分别表示与第二微源对应的电流比例参数和电流积分参数，v_ref表示参考电压，k₁和k₂分别表示第一微源和第二微源的输出电流均分比例。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤二中，基于Razumikhin稳定性理论，根据所述系统参数计算所述控制参数的可行域。

根据本发明的一个实施例，根据所述系统参数计算所述控制参数的可行域的步骤包括：

步骤a、根据所述预设直流微电网分布式控制模型，生成对应的时滞系统模型；

步骤b、基于Razumikhin稳定性理论，生成所述时滞系统模型具有一致稳定的平凡解的条件方程式；

步骤c、根据所述系统参数和条件方程式，计算所述控制参数的可行域。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤a中，所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压比例参数和电压积分参数的取值为0。

根据本发明的一个实施例，所述时滞系统模型为：

根据本发明的一个实施例，所述条件方程式为：

其中，R_line1表达表示第一微源与公共负载之间的线路阻抗，R_line2表达表示第二微源与公共负载之间的线路阻抗，R_load表示公共负载。

本发明所提供的方法利用一种分布式控制策略实现了系统的电压恢复和功率均分，并分析了信息传输延时对系统稳定性的影响，结合Razumikhin稳定性理论，通过构造正定的径向无界Lyapunov函数，提出了该系统的全时滞稳定性判定标准，进而推导出相关参数的可行域。

研究表明本方法所得到的全时滞稳定化控制参数的可行域能保证系统在最大延时情况下的稳定运行，在负载发生变动的情况下也能达到精确的电流均分和较好的电压恢复效果。此外，该方法还适用于微源间延时不同的系统和时变时滞系统。同时，相较于将传输延时处理为一阶惯性环节的分析方法，本文基于时滞系统的分析方法更切合实际，为系统的稳定运行提供了一个更宽的时滞范围，使控制器的运行更加安全可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的直流微电网物理模型的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的直流微电网分布式控制系统的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的直流微电网分布式控制系统的部分结构的具体电路示意图；

图4是根据本发明一个实施例的直流微电网稳定性确定方法的实现流程图；

图5是根据本发明一个实施例的控制参数的可行域示意图；

图6和图7是根据本发明一个实施例的仿真结果示意图；

图8和图9是根据本发明一个实施例的仿真结果示意图；

图10和图11是根据本发明一个实施例的仿真结果示意图；

图12和图13是根据本发明一个实施例的仿真结果示意图；

图14和图15是根据本发明一个实施例的仿真结果示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

具有通信的分布式微电网在电压电流的控制方面具有一定的优势，然而由于分布式控制需要借助通信来实现，因此通信延时对微电网的系统稳定性的影响也是不可忽略的。

在基于包含了Ethernet、Internet、WiMax以及WiFi等各种各样的通信设施的微电网供电系统中，信息在传输中必定会存在延时。即使是很小的延时(例如25ms)也可能使得未考虑延时的系统中性能良好的控制器失效，从而影响系统的稳定性。

当然，除了传输延时，通信系统的采样率也会对系统性能产生影响。但是，对于微电网中控制信号少于100bytes的数据量，通信系统采样率的影响可以忽略。因此，本发明的延时主要指系统中的传输延时。

由于延时是在微电网供电系统的通信设施中固有存在的，因此在设计控制器时考虑延时对系统稳定性的影响是至关重要的。现有技术中，部分研究人员基于频率控制的交流微电网中延时对系统稳定性的影响，提出了一种增益调度法来提升系统控制器对延时的鲁棒性。然而这种方法并没有分析时变延时对系统稳定性的影响。部分研究人员提出了一种利用Halanay不等式设计的基于非线性的多智能体一致性控制方法，但该方法具有较大的局限性，其只能用于每一个智能体延时都相同的情况。

由此可以看出，现有技术中尚未存在对基于分布式控制的直流微电网中时滞对系统稳定性的影响的研究分析。针对现有技术中所存在的上述问题，本实施例提供了一种直流微电网稳定性确定方法。

不失一般性，现有的直流微电网物理模型可以简化为如图1所示。其中，该直流微电网供电系统包括两个微源，即第一微源DG#1和第二微源DG#2，这两个微源均是由戴维南等效原理简化得到的直流源。

根据图1，可以得到如下表达式：

v_load＝v₁-i₁·R_line1 (1)

v_load＝v₂-i₂·R_line2 (2)

其中，v_load表示两个微源之间的公共负载R_load之间的电压，R_line1表达表示第一微源DG#1与公共负载之间的线路阻抗，R_line2表达表示第二微源DG#2与公共负载之间的线路阻抗，v₁和i₁分别表示第一微源DG#1的输出电压和输出电流，v₂和i₂分别表示第二微源DG#2的输出电压和输出电流。

进而可以得到如下的第一微源和第二微源的输出电流表达式：

i₁＝α₁·v₁-λ·v₂ (3)

i₂＝α₂·v₂-λ·v₁ (4)

其中，

为了更加清楚的阐述本实施例所提供的直流微电网分布式控制方法以及直流微电网分布式控制系统的实现原理、实现过程以及优点，以下以图1所示的直流微电网简化模型来对该方法进行描述。

图2示出了本实施例所提供的直流微电网分布式控制系统的结构示意图，图3示出了本实施例所提供的直流微电网分布式控制系统的部分结构的具体电路示意图。

如图2所示，该系统优选地包括：电压测量装置201、电流测量装置202、第一电压调整信号生成装置203、第二电压调整信号生成装置204、电压参考值生成装置205以及电压调节装置206。

本实施例中，电压测量装置201与电流测量装置202所测量得到的直流微电网中第一微源的输出电压信号和输出电流信号传输至第一电压调整信号生成装置203以及第二电压调整信号生成装置204时不可避免地会存在时延，因此将电压测量装置201与电流测量装置202传输至第一电压调整信号生成装置203以及第二电压调整信号生成装置204的电压信号和电流信号分别称为第一延时电压v₁(t-τ)和第一时延电流i₁(t-τ)。其中，τ(t)≥0为信号通过通信线路时的延时。

第一电压调整信号生成装置203与电压测量装置201以及第二微源DG#2的输出端连接，其能够根据电压测量装置201传输来的第一时延电压v₁(t-τ)和第二微源的输出电压v₂，生成第一电压调整信号v_2a。

如图3所示，本实施例中，第一电压调整信号生成装置203优选地包括：均值电路301和电压PI控制电路302。均值电路301包含两个信号输入端，其中一个信号输入端与电压测量装置201连接，用于接收电压测量装置201传输来的电压信号(即第一延时电压v₁(t-τ))，另一信号输入端与设置于第二微源的输出端的电压测量装置连接，用于获取第二微源的输出电压v₂。均值电路301的输出端与电压PI控制电路302的输入端连接。

本实施例中，均值电路301包括加法器301a和放大倍数为1/2比例放大器301b。其中，加法器301a用于对第一延时电压v₁(t-τ)和第二微源的输出电压v₂进行求和，并将求和结果输入至比例放大器301b，从而由比例放大器301b根据上述求和结果计算第一延时电压v₁(t-τ)和第二微源的输出电压v₂的平均值，得到电压平均值即存在：

在得到电压平均值后，均值电路301会将电压平均值传输至电压PI控制电路302，以由电压PI控制电路302根据电压平均值和预设参考电压v_ref生成第一电压调整信号v_2a。

具体地，如图3所示，本实施例中，电压PI控制电路302优选地包括第一减法器302a和电压PI控制器302b。其中，第一减法器302a的正相输入端用于接收预设参考电压v_ref，负相输入端与均值电路301的输出端连接。这样，第一减法器也就可以计算得到电压平均值与预设参考电压v_ref的电压差值Δv₂，即存在：

第一减法器302a会将上述电压差值Δv₂传输至电压PI控制器302b中，这样电压PI控制器302b也就可以根据上述电压差值Δv₂生成第一电压调整信号v_2a。具体地，本实施例中，电压PI控制器302b优选地根据如下表达式计算第一电压调整信号v_2a：

其中，p_v2和m_v2分别表示电压PI控制器302b的比例参数和积分参数。

再次如图2所示，本实施例中，第二电压调整信号生成装置204与电流测量装置202连接，其用于根据电路测量电路202测量得到的第一延时电流i₁(t-τ)、获取到的第二微源的输出电流i₂以及预设电流比，生成第二电压调整信号v_2b。

具体地，如图3所示，本实施例中，第二电压调整信号生成装置204优选地包括比例调节器303和电流PI控制电路304。其中，比例调节器303与电流测量装置202以及设置在第二微源输出端位置处的相关电流测量装置连接，其能够基于预设电流比分别对第一延时电流i₁(t-τ)以及第二微源的输出电流i₂进行比例运算。

比例调节器303会将比例运算后的第一延时电流i₁(t-τ)以及第二微源的输出电流i₂传输至电流PI控制电路304，以由电流PI控制电路304根据比例运算后的第一延时电流i₁(t-τ)以及第二微源的输出电流i₂生成第二电压调整信号v_2b。

具体地，本实施例中，电流PI控制电路304优选地包括第二减法器304a和电流PI控制器304b。其中，第二减法器304a的正相输入端用于接收比例运算后的第一延时电流i₁(t-τ)，负相输入端用于接收比例运算后的第二微源的输出电流i₂，其输出端用于输出自身生成的电流差值Δi₂，即存在：

Δi₂＝i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂ (11)

其中，i₁(t-τ)/k₁表示比例运算后的第一延时电流i₁(t-τ)的相应电流值，i₂/k₂表示比例运算后的第二微源的输出电流i₂的相应电流值，k₁/k₂表示预设电流比(即第一微源的输出电流与第二微源的输出电流的比值)。

第二减法器304a会将上述电流差值Δi₂传输至电流PI控制器304b中，这样电流PI控制器304b也就可以根据上述电流差值Δi₂生成第二电压调整信号v_2b。具体地，本实施例中，电流PI控制器304b优选地根据如下表达式计算第二电压调整信号v_2b：

v_2b＝p_i2(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂)+m_i2∫(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂) (12)

其中，p_i2和m_i2分别表示电流PI控制器的比例参数和积分参数。

再次如图2所示，电压参考值生成装置205与第一电压调整信号生成装置203和第二电压信号调整信号生成装置204连接，其用于根据第一电压调整信号生成装置203所生成的第一电压调整信号v_2a以及第二电压调整信号生成装置204所生成的第二电压调整信号v_2b生成第二微源的电压参考值v_{2_ref}。

具体地，如图3所示，本实施例中，第二微源的电压参考值v_{2_ref}为第一电压调整信号v_2a、第二电压调整信号v_2b与第二微源的电压初始值之和，即存在：

即：

需要指出的是，本实施例中，电压参考值生成装置205优选地可以采用加法器来实现，在本发明的其他实施例中，电压参考值生成装置205还可以采用其他合理的器件或电路来实现，本发明不限于此。

在得到第二微源的电压参考值v_{2_ref}后，电压参考值生成装置205会将该电压参考值v_{2_ref}输出至电压调节装置206。具体地，本实施例中，电压调节装置206优选地包括第三减法器305、电压调节器306以及DC/DC变换器(图中未示出)。其中，第三减法器305的正相输入端与电压参考值生成装置205连接，负相输入端与设置在第二微源输出端的相应电压测量电路连接，其输出端与电压调节器306连接，电压调节器306能够将自身的输出电压调整至与电压参考值v_{2_ref}相等或近似。DC/DC变换器的输入端与电压调节器306，其输出端形成整个第二微源的输出端。从图3中可以看出，本实施例中，电压调节装置206采用闭环调节的方式来对调整第二微源的输出电压。

本实施例中，该直流微电网分布式控制系统还包括电流参考值生成装置207和电流调节装置208。其中，电流参考值生成装置207与电流测量电路202连接，其能够接收电流测量电路202传输来的第一延时电流i₁(t-τ)、由设置在第二微源输出端的相关电流测量电路测量得到的第二微源的输出电流i₂，并根据上述电流值以及预设电流比生成第二微源的电流参考值i_{2_ref}。

具体地，本实施例中，电流参考值生成装置207优选地根据如下表达式计算第二微源的电流参考值i_{2_ref}：

其中，i_{2_ref}表示第二微源的电流参考值，k₁/k₂表示预设电流比，i₁(t-τ)表示第一延时电流。

在得到第二微源的电流参考值i_{2_ref}后，电流参考值生成装置207会将该电流参考值i_{2_ref}传输至电流调节装置208。其中，电流调节装置208优选地包括第四减法器208a和电流调节器208b。第四减法器208a的正相输入端与电流参考值生成装置207连接，负相输入端与设置在第二微源输出端的相应电流测量电路连接，其输出端与电流调节器208b连接，电流调节器208b能够将自身的输出电压调整至与电流参考值i_{2_ref}相等或近似。

需要指出的是，上述内容是以直流微电网中的第二微源为控制对象为例进行说明的，对直流微电网中的其他微源的控制原理以及控制过程与上述内容类似，故在此不再对其他微源的控制原理以及控制过程进行赘述。

例如，如果以直流微电网中的第一微源为控制对象的话，其参考电压v_{1_ref}可以根据如下表达式计算得到：

其中，表示第一微源的初始电压，p_v1和m_v1分别表示与第一微源对应的电压比例参数和电压积分参数，p_v1和m_v1分别表示与第一微源对应的电压比例参数和电压积分参数，p_i1和m_i1分别表示与第一微源对应的电流比例参数和电流积分参数，i₂(t-τ)表示第二延时电流信号。

如果以第一微源为控制对象的话，v₁和i₁为不考虑延时的本地信息，v₂(t-τ)和i₂(t-τ)则为第二微源经过延时环节传输来的信息；相反，如果以第二微源为控制对象的话，v₂和i₂则为不考虑延时的本地信息，v₁(t-τ)和i₁(t-τ)则为第一微源经过延时环节传输来的信息。

相较于现有的直流微电网分布式控制系统，本实施例所提供的直流微电网分布式控制系统引入了通讯线路对电压数据和电路数据的延时作用，其能够准确地实现电压恢复和电流均分。

对于分布式直流微电网而言，当延时较小时，延时环节可以采用一个一阶惯性环节来代替。但是，如果延时较大，那么上述一阶惯性环节则无法真实地反映出微电网系统的实际运行情况。本实施例所提供的直流微电网稳定性确定方法利用Razumikhin稳定性理论，基于上述建立的微电网模型来进行相关的稳定性分析。

根据Razumikhin稳定性理论可知，对于一般的时滞系统来说，假定其为：

这里，x∈Rⁿ,f∈C[I×Rⁿ×Rⁿ,Rⁿ]，并且满足：

f(x,0,0)≡0,0≤τ(t)≤τ＜+∞ (19)

A、对于上述时滞系统来说，如果满足下列条件：

1)存在函数和使得：

2)如果V(t-τ(t),x(t-τ(t)))≤V(t,x(t))，存在：

D⁺V(t,x)|₍₁₀₎≤g(t)F(V(t),x(t)) (21)

其中，当V＞0时，F(V)＞0；当V＝0时，F(0)＝0。

3)

则表达式(18)的平凡解是一致稳定的。

B、对于上述时滞系统来说，如果满足下列条件：

1)A中的条件1)成立；

2)D⁺V(t,x)|₍₁₀₎≤0

则表达式(18)的平凡解是一致稳定的。

C、对于上述时滞系统来说，如果满足下列条件：

1)A中的条件1)成立；

2)存在非负连续函数F(t,x)和ψ(t,x)，使得当||x||＞δ,t≥t₀时，表达式(21)成立，

F(t,x(t))≥ψ(t,δ)≥0 (22)

并且，当t→+∞，关于t₀表达式(22)一致成立；

3)存在连续函数p(s)＞s，当s＞0时，存在表达式(24)使得表达式(25)成立：

D⁺V(t,x)|₍₁₀₎≤-F(t,x(t)) (24)

V(t-τ(t),x(t-τ(t)))≤pV(t,x(t)) (25)

则表达式(18)的平凡解是一致稳定的。

本实施例中，基于上述控制方法，在不影响系统稳定性的前提下，可以令电压比例参数和电流比例参数为0，即存在：

p_v1＝p_v2＝p_i1＝p_i2＝0 (26)

那么本实施例中的预设直流微电网分布式控制模型(即表达式(14)和表达式(16))可以简化为：

将表达式(3)和表达式(4)代入表达式(27)可得：

为了确定表达式(28)中的平凡解所确定的系数范围，忽略表达式(28)中的常数项，并构造正定的径向无界的Lyapunov函数可得：

则表达式(29)沿系统式(27)的Dini导数为：

当V(v₁(t-τ(t)),v₂(t-τ(t)))≤V(v₁(t),v₂(t))时，有：

由上述Razumikhin稳定性理论可知，当满足条件D⁺V(v₁(t),v₂(t))|₍₁₁₎≤0，即满足表达式(32)时，系统式(27)的平凡解是一致稳定的。

其中，

根据上述原理，本实施例所提供的直流微电网稳定性确定方法也就可以根据表达式(32)以及表达式(33)计算出相关控制参数的可行域，并根据该可行域确定直流微电网的稳定性。

具体地，图4示出了本实施例所提供的直流微电网稳定性确定方法的具体实现流程图。

如图4所示，本实施例所提供的方法首先在步骤S401中获取直流微电网的系统参数。具体地，本实施例中，该方法所获取到的直流微电网的系统参数优选地包括：电压参考值、第一微源侧的线路阻抗值、第二微源侧的线路阻抗值、负载阻抗值以及第一微源和第二微源的输出电流均分比例。

例如，本实施例中，该方法所获取到的系统参数可以如下表所示：

在得到直流微电网的系统参数后，该方法在步骤S402中基于预设直流微电网分布式控制模型，根据上述系统参数计算直流微电网的控制参数的可行域。具体地，基于上述理论，该方法会首先在步骤a中根据预设直流微电网分布式控制模型来生成对应的时滞系统模型，随后在步骤b中Razumikhin稳定性理论，构建所述时滞系统模型具有一致稳定的平凡解的条件方程式，最后在步骤c中根据上述系统参数和条件方程式，计算上述控制参数的可行域。

本实施例中，直流微电网的控制参数优选地包括预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数(即m_v1和m_v2)和电流积分参数(即m_i1和m_i2)。

根据步骤S401中所获取到的系统参数，基于上述表达式(32)即可计算得到上述控制参数的可行域。具体地，根据上表中所示的系统参数取值，该方法在步骤S402中可以得到如图5所示的能够保证系统全时滞稳定的控制参数的取值范围(即控制参数的可行域)。其中，在图5中，两个凹曲面在零平面以下的区域即为控制参数的可行域。

当k₁:k₂＝1:1时，为了简化不等式(32)，令控制参数m_v1＝m_i1＝m₁且m_v2＝m_i2＝m₂，可得：

m₁∈[1.25，13.08],m₂∈[1.29，13.59]

取m₁＝m₂＝3，虽然由不同的通信介质组成的通信系统的延时是不同的，但其延时基本都在100ms左右，对于卫星通信系统，其延时可能高达700ms。

在得到上述控制参数的可行域后，该方法在步骤S403中获取直流微电网的当前控制参数，并在步骤S404中判断上述当前控制参数是否在可行域内。如果当前控制参数在可行域内，那么该方法也就可以在步骤S405中判定此时直流微电网具有全时滞稳定性；否则便可以判定此时直流微电网不具有全时滞稳定性。

为了进一步表明本实施例所提供的方法的优点，以下在延时较高的情况(例如τ＝1)下进行仿真实验，其结果如图6和图7所示。从图6和图7中可以看出，该直流微电网系统在10s内即可达到稳定，其电压超调量仅为5.3％左右，两个微源的电压能够恢复到参考电压48V左右，且其电流可以实现较为精确的均分效果。

而在不改变系统参数的情况下，将延时等效为一阶惯性环节，其仿真结果如图8和图9所示。从图8和图9中可以看出，该直流微电网系统在4s内即可达到稳定，电压超调量为12.2％左右。对比图6至图9可知，在延时较大时，一阶惯性环节无法真实地反映系统的实际运行状况。在多个微源的情况下，该问题将更加严重。由此可知，本实施例所提供的方法所建立的模型更加准确。

在不改变系统其它参数的情况下，在t＝12s时，令R_load从10Ω跳变至20Ω，得到的仿真结果如图10和图11所示。从图中可以看出，在负载发生跳变时，系统电压在8.5s左右即可恢复稳定，电流在4s内即可达到稳态。这也验证了本实施例所提供的方法能够保证系统全时滞稳定的控制参数的可行域在负载发生跳变时仍是适用的。

而为了研究微源间延时不同系统的运行情况，令第二微源的信息达到第一微源的传输延时τ₂₁＝1s，第一微源的信息达到第二微源的传输延时τ₁₂＝0.5s，这样可以得到如图12和图13所示的仿真结果。从图中可以看出，系统的输出电压和输出电流均在6s左右达到稳定，这样就验证了本方法所得到的控制参数的可行域也同样适用于微源间延时不同的系统。

为了研究控制参数的可行域在时变时滞系统中的适用情况，令τ(t)＝|sin(4πt)|，可以得到如图14和图15所示的仿真结果。从图中可以看出，在延时随时间变化的情况下，虽然电压超调量有所增加，但系统最终在5s内即可恢复稳态，这也就眼中验证了本方法同样适用于时变时滞系统。

从上述描述中可以看出，本实施例所提供的方法利用一种分布式控制策略实现了系统的电压恢复和功率均分，并分析了信息传输延时对系统稳定性的影响，结合Razumikhin稳定性理论，通过构造正定的径向无界Lyapunov函数，提出了该系统的全时滞稳定性判定标准，进而推导出相关参数的可行域。

研究表明本方法所得到的全时滞稳定化控制参数的可行域能保证系统在最大延时情况下的稳定运行，在负载发生变动的情况下也能达到精确的电流均分和较好的电压恢复效果。此外，该方法还适用于微源间延时不同的系统和时变时滞系统。同时，相较于将传输延时处理为一阶惯性环节的分析方法，本文基于时滞系统的分析方法更切合实际，为系统的稳定运行提供了一个更宽的时滞范围，使控制器的运行更加安全可靠。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (8)

1.一种直流微电网稳定性确定方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、获取直流微电网的系统参数；

步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型，根据所述系统参数计算所述直流微电网的控制参数的可行域；

步骤三、获取所述直流微电网的当前控制参数，并判断所述当前控制参数的取值是否在所述可行域内，如果在，则判定所述直流微电网具有全时滞稳定性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述系统参数包括：电压参考值、第一微源侧的线路阻抗值、第二微源侧的线路阻抗值、负载阻抗值、第一微源和第二微源的输出电流均分比例；

所述控制参数包括所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数和电流积分参数。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设直流微电网分布式控制模型为：

$v_{1\_ref}=v_1^{*}+p_{v1}(v_{ref}-{\stackrel{\‾}{v}}_1)+p_{i1}\left(i_2\right(t-\mathrm{\τ})/k_2-i_1/k_1)+m_{v1}\∫(v_{ref}-{\stackrel{\‾}{v}}_1)+m_{i1}\∫\left(i_2\right(t-\mathrm{\τ})/k_2-i_1/k_1)$

$v_{2\_ref}=v_2^{*}+p_{v2}(v_{ref}-{\stackrel{\‾}{v}}_2)+p_{i2}\left(i_1\right(t-\mathrm{\τ})/k_1-i_2/k_2)+m_{v2}\∫(v_{ref}-{\stackrel{\‾}{v}}_2)+m_{i2}\∫\left(i_1\right(t-\mathrm{\τ})/k_1-i_2/k_2)$

${\stackrel{\‾}{v}}_1=\frac{v_1+v_2(t-\mathrm{\τ})}{2}$

${\stackrel{\‾}{v}}_2=\frac{v_2+v_1(t-\mathrm{\τ})}{2}$

其中，v_{1_ref}和v_{2_ref}分别表示第一微源和第二微源的参考输出电压，v₁(t-τ)和i₁(t-τ)分别表示第一延时电压和第一延时电流，v₂(t-τ)和i₂(t-τ)分别表示第二延时电压和第二延时电流，v₁和v₂分别表示第一微源和第二微源的输出电压，和分别表示第一微源和第二微源的初始电压，i₁和i₂分别表示第一微源和第二微源的输出电流，p_v1和m_v1分别表示与第一微源对应的电压比例参数和电压积分参数，p_v2和m_v2分别表示与第二微源对应的电压比例参数和电压积分参数，p_i1和m_i1分别表示与第一微源对应的电流比例参数和电流积分参数，p_i2和m_i2分别表示与第二微源对应的电流比例参数和电流积分参数，v_ref表示参考电压，k₁和k₂分别表示第一微源和第二微源的输出电流均分比例。

4.如权利要求3所述的方法，在所述步骤二中，基于Razumikhin稳定性理论，根据所述系统参数计算所述控制参数的可行域。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述系统参数计算所述控制参数的可行域的步骤包括：

步骤a、根据所述预设直流微电网分布式控制模型，生成对应的时滞系统模型；

步骤b、基于Razumikhin稳定性理论，生成所述时滞系统模型具有一致稳定的平凡解的条件方程式；

步骤c、根据所述系统参数和条件方程式，计算所述控制参数的可行域。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压比例参数和电压积分参数的取值为0。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述时滞系统模型为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{dv}}_{1\_ref}}{dt}=m_{v1}(v_{ref}-\frac{v_1+v_2(t-\mathrm{\τ})}{2})+m_{i1}(\frac{i_2(t-\mathrm{\τ})}{k_2}-\frac{i_1}{k_1})\\ \frac{{\mathrm{dv}}_{2\_ref}}{dt}=m_{v2}(v_{ref}-\frac{v_1(t-\mathrm{\τ})+v_2}{2})+m_{i2}(\frac{i_1(t-\mathrm{\τ})}{k_1}-\frac{i_2}{k_2})\end{array}\right..$

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述条件方程式为：

$\left\{\begin{array}{c}(A+1)\≤0\\ (B+1)\≤0\end{array}\right.$

$A={(\frac{{\mathrm{\α}}_2}{k_2}{m}_{i1}-\frac{m_{v1}}{2})}^2+\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{{k_1}^2}{m_{i1}}^2-m_{v1}-\frac{2{\mathrm{\α}}_1}{k_1}{m}_{i1}+1$

$B={(\frac{{\mathrm{\α}}_1}{k_1}{m}_{i2}-\frac{m_{v2}}{2})}^2+\frac{{\mathrm{\λ}}^2}{{k_2}^2}{m_{i2}}^2-m_{v2}-\frac{2{\mathrm{\α}}_2}{k_2}{m}_{i2}+1$

${\mathrm{\α}}_1=\frac{R_{line2}+R_{load}}{R_{line1}{R}_{line2}+R_{line2}{R}_{load}+R_{line1}{R}_{load}}$

${\mathrm{\α}}_2=\frac{R_{line1}+R_{load}}{R_{line1}{R}_{line2}+R_{line2}{R}_{load}+R_{line1}{R}_{load}}$

$\mathrm{\λ}=\frac{R_{load}}{R_{line1}{R}_{line2}+R_{line2}{R}_{load}+R_{line1}{R}_{load}}$

其中，R_line1表达表示第一微源与公共负载之间的线路阻抗，R_line2表达表示第二微源与公共负载之间的线路阻抗，R_load表示公共负载。