CN107863769B - 直流微电网系统并网运行的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种直流微电网系统并网运行的设计方法，包括：S1，搭建直流微电网实验系统，其中，所述直流微电网实验系统包括两组电源输入和两组DC/DC变流器以及共同的负载，所述两组电源输入通过传输线共同为所述负载提供电能；S2，建立了所述直流微电网实验系统的数学模型，该数学模型属于一个具有两组非线性子系统的互联系统；S3，基于所述数学模型，设计分散式模糊异步跟踪触发控制器。本发明提供的并网运行设计方法既可以保证直流微电网安全稳定运行，并且会避免变流器与主机之间不必要的通讯数据，节省通讯带宽和计算资源。

Description

直流微电网系统并网运行的设计方法
技术领域
本发明关于一种直流微电网系统并网运行的设计方法。
背景技术
随着环境污染的加剧，人们开始加大新能源微型电网的建设。对比交流电网，直流电网具有电能传输效率高，免去频率的控制、与直流负载对接容易等特性，被广泛研究。由于微电网大多是分布式的系统，他们直接经常使用网络通讯进行系统控制。众所周知，过多的数据交互会使得加重通讯网络负担，使得通讯等待时间变长，计算数据量庞大，会使得系统运行可靠度差。
发明内容
鉴于上述情况，有必要提供一种直流微电网系统并网运行的设计方法，可以有效解决上述问题。
本发明提供一种直流微电网系统并网运行的设计方法，包括如下步骤：
S1，搭建直流微电网实验系统，其中，所述直流微电网实验系统包括两组电源输入和两组DC/DC变流器以及共同的负载，所述两组电源输入通过传输线共同为所述负载提供电能；
S2，建立了所述直流微电网实验系统的数学模型，该数学模型属于一个具有两组非线性子系统的互联系统；
S3，基于所述数学模型，设计分散式模糊异步跟踪触发控制器。
本发明提供的并网运行设计方法既可以保证直流微电网安全稳定运行，并且可以避免变流器与主机之间不必要的通讯数据，节省通讯带宽和计算资源。
附图说明
图1为直流微电网系统异步跟踪运行的触发控制设计方法的流程图。
图2为直流微电网实验系统的结构示意图。
图3为直流微电网运行仿真测试平台的结构示意图。
具体实施方式
请参照图1，本发明实施一种直流微电网系统异步跟踪运行的触发设计方法，包括如下步骤：
S1，搭建直流微电网实验系统，其中，所述直流微电网实验系统包括两组电源输入和两组DC/DC变流器以及共同的负载，所述两组电源输入通过传输线共同为所述负载提供电能；
S2，建立了所述直流微电网实验系统的数学模型，该数学模型属于一个具有两组非线性子系统的互联系统；
S3，基于所述数学模型，设计分散式模糊异步跟踪触发控制器。
在步骤S2中，所述数学模型通过以下步骤建立：
S21，设计每组DC/DC变流器的输入输出模型为：
其中(i,j)＝{1,2}，并且满足
其中，对于第i个子系统，i1(i)表示输入电流；uC1(i)表示电容C1(i)两端的电压，i2(i)表示流过电感L2(i)的电流；iL(i)表示流过公共负载上的电流；u0表示电容C2(i)两端的电压；r1(i)和r2(i)分别表示电感L1(i)和L2(i)的寄生电阻；M(i)是互感系统；Uin(i)是直流电源输入；R0，L0，C0是公共负载；
S22，考虑所述电压u0与参考输出电压uref具有误差e，将公式(1)转换为以下的增广形式：
S23，选择系统的参数{μ(i),x(i)}作为模糊前件变量后，所述数学模型通过T-S模糊模型来近似表达为：
其中
在步骤S3中，建立分散式模糊异步跟踪触发控制器的具有形式如下：
其中， 表示控制器执行的时刻。
进一步的，所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的触发事件策略通过以下步骤设计得到：
S31，考虑如下的李雅普诺夫函数(7)以及不等式(8)和(9)：
其中Pi是正定对称的矩阵；
和
其中，符号表示对称，且
S32，通过对V(x(t))进行求导，并且考虑公式(4)的运动轨迹，结合公式(8)与(9)得到：
其中，
S33，通过对公式(8)与(9)使用Schur补引理后得到：
和
其中，
S34，进一步定义：
S35，最后对公式(11)使用Γi1全等的矩阵变换，对公式(12)使用Γi2全等的矩阵变换，得到所述触发事件策略如下：
更进一步的，获取所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的参数的步骤包括：
S36，基于公式(7)-(12)，且满足不等式(15)～(18)，所述事件触发策略(14)可使得系统(4)和(6)渐进稳定：
其中，正定对称矩阵并且，
S37，获得所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的参数计算如下：
在步骤S3后，请参照图3，可进一步包括搭建DSPACE的仿真测试平台。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种直流微电网系统并网运行的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，搭建直流微电网实验系统，其中，所述直流微电网实验系统包括两组电源输入和两组DC/DC变流器以及共同的负载，所述两组电源输入通过传输线共同为所述负载提供电能；
S2，建立了所述直流微电网实验系统的数学模型，该数学模型属于一个具有两组非线性子系统的互联系统；
所述数学模型通过以下步骤建立：
S21，建立每组DC/DC变流器的输入输出模型为：
其中(i，j)＝{1，2}，并且满足
其中，对于第i个子系统，i1(i)表示输入电流；uC1(i)表示电容C1(i)两端的电压，i2(i)表示流过电感L2(i)的电流；iL(i)表示流过公共负载上的电流；u0表示电容C2(i)两端的电压；r1(i)和r2(i)分别表示电感L1(i)和L2(i)的寄生电阻；M(i)是互感系统；Uin(i)是直流电源输入；R0，L0，C0是公共负载；
S22，考虑所述电压u0与参考输出电压uref具有误差e，将公式(1)转换为以下的增广形式：
S23，选择系统的参数{μ(i)，x(i)}作为模糊前件变量后，所述数学模型通过T-S模糊模型来近似表达为：
其中
S3，基于所述数学模型，设计分散式模糊异步跟踪触发控制器；
建立所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的形式如下：
其中， 表示控制器执行的时刻。
2.如权利要求1所述的一种直流微电网系统并网运行的设计方法，其特征在于，所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的触发事件策略通过以下步骤设计得到：
S31，考虑如下的李雅普诺夫函数(7)以及不等式(8)和(9)：
其中Pi是正定对称的矩阵；
和
其中，符号★表示对称，且
S32，通过对V(x(t))进行求导，并且考虑公式(4)的运动轨迹，结合公式(8)与(9)得到：
其中，
S33，通过对公式(8)与(9)使用Schur补引理后得到：
和
其中，
S34，进一步定义：
S35，最后对公式(11)使用Γi1全等的矩阵变换，对公式(12)使用Γi2全等的矩阵变换，得到所述触发事件策略如下：
3.如权利要求2所述的一种直流微电网系统并网运行的设计方法，其特征在于，进一步包括获取所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的参数的步骤：
S36，基于公式(7)-(12)，且满足不等式(15)～(18)，所述事件触发策略(14)可使得系统(4)和(6)渐进稳定：
其中，正定对称矩阵并且，
S37，获得所述分散式模糊异步跟踪触发控制器的参数计算如下：
4.如权利要求1所述的一种直流微电网系统并网运行的设计方法，其特征在于，进一步包括：
S4，搭建DSPACE的仿真测试平台。
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