CN113922413B - 基于动态事件触发协议的孤岛微电网分布式二级控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,包括:建立微电网系统中单个分布式发电单元的非线性动力学模型;在每个分布式发电单元中引入动态事件触发协议;利用动态事件触发协议协调微电网系统中信息传输,以构建分布式二级电压控制器、频率、有功功率控制器;基于分布式二级电压控制器、频率、有功功率控制器,根据预设控制目标,分别建立孤岛微电网中电压稳定、频率稳定、有功功率分配的性能指标;分别根据电压稳定的、频率稳定的和有功功率分配的性能指标构建多个李雅普诺夫函数,以验证对应闭环系统是否稳定。该方法解决了孤岛微电网的电压和频率的稳定以及实时功率平衡问题,减小了信息不完全现象发生概率。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域,特别涉及一种基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法。
背景技术
微电网(Micro-Grid,MG)是将多种分布式电源、分布式储能、负载以及相关的监控保护装置构成的区域自治型电网系统,可有效的将分布式发电单元(DistributedGeneration,DG)集成到电网中,近年来受到越来越多的关注与研究,其具有两种工作模式,并网与孤岛。在孤岛模式下,微电网失去大电网电压与频率支撑,如何维持其电压和频率的稳定以及实时功率平衡问题具有重要的现实意义。目前较好的控制策略为分层控制,初级控制用于维持系统电压和频率稳定,但是这可能导致电压频率偏移,二级控制可消除电压与频率偏差,将他们恢复到各自的额定值,从而达到满意的电能质量,所以研究孤岛微电网的二级控制问题具有广阔的应用前景。
通信网络是实现二级控制的重要环节,实时通信会导致大量的信息传输,会增加通信负担,也会不可避免地出现一系列随机发生的不完全测量现象,如果处理不当,将严重影响控制性能。为了减轻通信负担并保持一定的控制性能,在底层系统中积极引入了动态事件触发协议。因此设计基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方案对于维持电压和频率的稳定以及实时功率平衡,减轻通信负担,减小信息不完全现象发生概率具有重要的理论和实际意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,该方法解决了孤岛微电网的电压和频率的稳定以及实时功率平衡问题。
为达到上述目的,本发明实施例提出了基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,包括以下步骤:步骤S1,建立微电网系统中单个分布式发电单元的非线性动力学模型;步骤S2,在每个分布式发电单元中引入动态事件触发协议;步骤S3,利用动态事件触发协议协调微电网系统中信息传输,以构建分布式二级电压控制器、分布式二级频率控制器、分布式二级有功功率控制器;步骤S4,基于所述分布式二级电压控制器、所述分布式二级频率控制器、所述分布式二级有功功率控制器,根据预设控制目标,分别建立孤岛微电网中电压稳定的性能指标、频率稳定的性能指标、有功功率分配的性能指标;步骤S5,分别根据所述电压稳定的性能指标、所述频率稳定的性能指标和所述有功功率分配的性能指标构建多个李雅普诺夫函数,以验证对应闭环系统是否稳定。
本发明实施例的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,具有以下优点:(1)采用全分布式的控制器,只使用自身与其邻居单元的信息,降低对中央控制器的要求,增加系统可靠性;(2)另外控制器的设计基于动态事件触发协议,该协议可减轻通信负担,减小信息不完全现象发生的概率;(3)通过分析可得动态事件触发协议可避免系统中出现Zeno行为。
另外,根据本发明上述实施例的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法还可以具有以下附加的技术特征:
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S1中第i个分布式发电单元的非线性动力学模型为:
其中,为状态向量,iLdi,iLpi,iodi,ioqi为iLi和ioi的d-q轴分量,γdi,γqi,φdi,φqi为电流和电压控制器的辅助变量的d-q轴分量,对于二级控制,/>yi=vodi分别为电压控制的输入和输出,yi=ωi分别为频率控制的输入和输出,fi(xi)、gi(xi)、hi(xi)均为已知的非线性函数。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S2具体为;
定义第i个分布式发电单元在t时刻最近的一次触发时间为第i个分布式发电单元的触发时序/>由下列定义条件确定:
与电压相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中, θvi>0和σvi∈(0,1)为两个已知常数,/>为从第j个分布式发电单元接收的最新传输本地测量,/>为在t时刻第j个分布式发电单元的最新触发时刻,ηvi(t)为内部动态变量;
与频率相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中, θωi>0和σωi∈(0,1)为两个已知常数,/>为从第j个分布式发电单元接收的最新传输本地测量,ηωi(t)为带有βωi>0的内部动态变量;
与有功功率相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中,θpi>0和σpi∈(0,1)为两个已知常数,/>是从第i个分布式发电单元的邻居收到的最新传输本地测量结果,ηpi(t)为带有βpi>0的内部动态变量。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S3具体包括:
将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的上式微分得:
其中,uvi为引入的电压辅助控制器,通过电压辅助控制器uvi计算控制输入Vi ref;
利用与电压相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级电压控制器:
其中,为第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S3还具体包括:
将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的下式微分得:
其中,uωi为引入的频率辅助控制器;
利用与频率相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级频率控制器:
其中,为第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S3还具体包括:
将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的下式微分得:
其中,upi为引入的有功功率辅助控制器,通过频率控制器uωi和有功功率控制器upi计算控制输入
利用与有功功率相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级有功功率控制器:
其中,是第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S4具体为:
定义再结合/>根据所述分布式二级电压控制器构建一个闭环系统:
其中,是正定的;
预设电压稳定的性能指标的数学刻画:
对于任意一个分布式发电单元,微电网系统中输出vodi(t)与所述预设控制目标的额定值渐近一致,进而确定孤岛微电网中电压稳定的性能指标;
分别预设频率稳定、有功功率分配的性能指标数学刻画为:
假设无向图G是连通的且至少有一个分布式发电单元,bi0≠0,在所述分布式二级频率控制器与所述分布式二级有功功率控制器的作用下,所有分布式发电单元的频率与所述预设控制目标的额定值渐近一致,有功功率按比例分配,即当t→∞,ωi(t)与ωDES一致,mpiPi(t)与mpjPj(t)一致。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S5具体包括:
步骤S501,对所述步骤S2进行处理得
步骤S502,选择以下李雅普诺夫函数:其中,/>计算V(t)的导数,以验证所有分布式发电单元的输出电压是否均渐近地与所述预设控制目标的额定值一致。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明一个实施例的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法的流程图;
图2是本发明一个实施例的分布式发电单元的初级控制框图;
图3是本发明一个实施例的孤岛微电网测试系统流程图;
图4是本发明一个实施例的孤岛微电网的通讯拓扑图;
图5是本发明一个实施例的孤岛微电网使用初级控制与分布式二级控制后电压、频率、有功功率的变化图,其中,(a)为所有分布式发电单元的频率,(b)为所有分布式发电单元的有功功率,(c)为所有分布式发电单元的输出电压,(d)为所有分布式发电单元的输出电压更多细节;
图6是本发明一个实施例的孤岛微电网使用初级控制与基于静态事件触发协议的分布式二级控制后电压、频率、有功功率的变化图,其中,(a)为在具有静态事件触发协议时所有分布式发电单元的频率,(b)为在具有静态事件触发协议时所有分布式发电单元的有功功率,(c)为在具有静态事件触发协议时所有分布式发电单元的输出电压,(d)为在具有静态事件触发协议时所有分布式发电单元的输出电压更多细节;
图7是本发明一个实施例的孤岛微电网使用初级控制与基于静态事件触发协议的分布式二级控制后电压、频率、有功功率的变化图,其中,(a)为在具有动态事件触发协议时所有分布式发电单元的频率,(b)为在具有动态事件触发协议时所有分布式发电单元的有功功率,(c)为在具有动态事件触发协议时所有分布式发电单元的输出电压,(d)为在具有动态事件触发协议时所有分布式发电单元的输出电压更多细节;
图8是本发明一个实施例的两种事件触发协议下四个分布式电源的有功功率控制部分的触发时间。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是,本发明实施例中,表示Kronecker积,1n是元素为1的n维列向量。拉普拉斯矩阵/>其中/>为入度矩阵,/>是邻接矩阵,如果DGi与其邻居具有信息交换则aij=aji=1,否则aij=aji=0,同时假设aii=0。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法。
图1是本发明一个实施例的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法的流程图。
如图1所示,该基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法包括以下步骤:
在步骤S1中,建立微电网系统中单个分布式发电单元的非线性动力学模型。
具体地,首先给出电压和频率的下垂特性,需要注意的是,微电网中每一个分布式发电单元(Distributed Generation,DG)的非线性动力学模型是在其自身的d-q轴框架上表示的,选择第i个DG的d轴分量作为输出电压幅值,下垂控制公式被表示为:
其中,vodi和voqi是第i个DG的终端输出电压voi的d-q轴的直流分量,ωi是第i个DG的频率,Vi ref和是初级控制中的参考值,Qi和Pi分别是通过低通滤波器后测量得到的无功功率和有功功率,mqi和mpi分别是相关的下垂系数。此外,在微电网中任意选择一个逆变器的参考系作为公共参考系,记为ωcom,所有DG的系统状态在这个公共参考系上表示。所有其他DG的参照系通过旋转技术旋转到该公共参考系上,它们的相对角度为δi,表示为:
接下来,图2展示了一个完整的主控制框图,其中包括每个DG中的功率、电压和电流控制回路。首先,功率控制环使用由二级控制产生的Vi ref和作为初级控制的参考值来实现初级控制,同时为电压控制环产生电压参考值/>和/>然后,电压控制环使用这两个参考值为电流控制环生成电流参考值/>和/>依照上述控制过程,经过初级控制,电压、电流双闭环控制产生一个三相电压调制波,最后使用SPWM调节逆变器的输出。
进一步地,第i个分布式发电单元的非线性动力学模型为:
其中,为状态向量,iLdi,iLpi,iodi,ioqi为iLi和ioi的d-q轴分量,γdi,γqi,φdi,φqi为电流和电压控制器的辅助变量的d-q轴分量,对于二级控制,/>yi=vodi分别为电压控制的输入和输出,/>yi=ωi分别为频率控制的输入和输出,fi(xi)、gi(xi)、hi(xi)均为已知的非线性函数。
在步骤S2中,在每个分布式发电单元中引入动态事件触发协议。
具体地,为每个DG引入动态事件触发协议,首先定义第i个分布式发电单元在t时刻最近的一次触发时间为第i个分布式发电单元的触发时序/>由下列定义条件确定:
与电压相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中, θvi>0和σvi∈(0,1)为两个已知常数,/>为从第j个分布式发电单元接收的最新传输本地测量,/>为在t时刻第j个分布式发电单元的最新触发时刻,ηvi(t)为内部动态变量,由下式计算:
式中βvi>0;
与频率相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中, θωi>0和σωi∈(0,1)为两个已知常数,/>从第j个分布式发电单元接收的最新传输本地测量,ηωi(t)为带有βωi>0的内部动态变量;
与有功功率相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中,θpi>0和σpi∈(0,1)为两个已知常数,/>是从第i个分布式发电单元的邻居收到的最新传输本地测量结果,ηpi(t)为带有βpi>0的内部动态变量。
在步骤S3中,利用动态事件触发协议协调微电网系统中信息传输,以构建分布式二级电压控制器、分布式二级频率控制器、分布式二级有功功率控制器。
具体地,电压恢复是使用二次电压控制调整Vi ref以使得vodi→VDES。因此首先将公式(1)中的上式微分得:
其中,uvi为引入的辅助控制器,公式(8)是一个动态系统,通过uvi计算(1)中的控制输入Vi ref。在实际的MG系统中,同时实现精确的电压恢复和无功功率分配是很难的,通常两者之间需要一个可调的折衷方案。本发明实施例为了解决考虑精确的电压恢复问题,因此,控制输入Vi ref可被写为:
利用与电压相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级电压控制器:
其中,为第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
进一步地,将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的下式微分得:
其中,uωi为引入的频率辅助控制器;
利用与频率相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级频率控制器:
其中,为第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
进一步地,将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的下式微分得:
其中,upi为引入的有功功率辅助控制器,通过频率控制器uωi和有功功率控制器upi计算控制输入
利用与有功功率相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级有功功率控制器:
其中,是第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
在步骤S4中,基于分布式二级电压控制器、分布式二级频率控制器、分布式二级有功功率控制器,根据预设控制目标,分别建立孤岛微电网中电压稳定的性能指标、频率稳定的性能指标、有功功率分配的性能指标。
具体地,首先定义再结合/>根据公式(5)和公式(8)中得到一个分布式二级电压控制的闭环系统:
其中,是正定的;
预设电压稳定的性能指标的数学刻画:
对于任意一个分布式发电单元,微电网系统中输出vodi(t)与预设控制目标的额定值渐近一致,即:
进而确定孤岛微电网中电压稳定的性能指标。
接下来,分别预设频率稳定、有功功率分配的性能指标数学刻画为:
假设无向图G是连通的且至少有一个分布式发电单元,bi0≠0,在分布式二级频率控制器与分布式二级有功功率控制器的作用下,所有分布式发电单元的频率与预设控制目标的额定值渐近一致,有功功率按比例分配,即当t→∞,ωi(t)与ωDES一致,mpiPi(t)与mpjPj(t)一致。
在步骤S5中,分别根据电压稳定的性能指标、频率稳定的性能指标和有功功率分配的性能指标构建多个李雅普诺夫函数Lyapunov,以验证对应闭环系统是否稳定。
具体地,步骤S5构建李雅普诺夫函数证明闭环系统稳定,电压值与额定值渐近一致:
首先,从公式(4)和公式(5)可得进一步有:
接下来,选择以下李雅普诺夫函数:其中/>
接下来,计算V(t)的导数:
从公式(18)和公式(19)可得:
因此,利用李雅普诺夫稳定性理论可证得,在分布式二级控制方案下,所有DGs的输出电压都渐近地与额定值VDES一致。
另外,本发明实施例还对整个事件触发的过程进行证明,验证系统中没有Zeno行为,以分布式二级电压控制器为例,具体如下:
首先从式(20)可知,对于DGi,连续可微函数vodi(t)收敛到某个常值,因此假设存在一个恒定的正常数u0>0使得对于所有t≥0的时刻都有|uvi(t)|≤u0。
接下来,基于上考虑|evi(t)|的导数,由evi(t)的定义有:
因此
同时,对于任何一个触发时刻有/>
此外,根据动态事件触发条件知
那么,对于第i个DG,其下一次触发时刻发生的条件是:
结合Zvi(t)≥0和公式(18)可知,事件触发时间间隔的下界可以被计算得到:
如果那么从公式(25)可以看出相邻的两次事件触发时间间隔存在严格为正的下界,也就是说对于第i个DG来说,不会在有限时间之内存在无限次数触发在系统中不存在Zeno行为;如果/>那么根据证明的第一部分可以知道一致性已经完成,已经没有必要再进行事件触发。
其他控制器的证明与其类似,对于频率值与其额定值渐近一致的的证明具体如下:
首先定义整理可得闭环系统/>又由公式(6)可得/>进一步有:/>接下来,选择以下Lyapunov函数:/>其中/>
接下来,计算Wω(t)的导数:
因此,利用李雅普诺夫稳定性理论可证得,在分布式二级控制方案下,所有DGs的频率都渐近地与额定值ωDES一致。
同理有功功率的按比分配一致证明如下:
为了简化证明,记整理得闭环系统/>根据公式(7)可得/>进一步有:/> 选择Lyapunov函数:/>其中/>
计算Wp(t)的导数:
因此,利用李雅普诺夫稳定性理论可证得,在分布式二级控制方案下,所有DGs的有功功率最终可实现按比例分配。
下面通过一个具体实施例对本发明实施例提出的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法进行仿真验证。
为了验证动态事件触发协议下提出的分布式二级控制(DSC)方案方案的有效性,本文在MATLAB/SimPower系统工具箱中构建了一个380V(每相)、50Hz(314rad/s)的孤岛MG测试系统。
图3是孤岛微电网系统测试图,由4个DGs、3条电力线和2个局部负荷组成,图4是DG间的通信拓扑,系统的其余详细参数表1中给出。此外,假定只有DG1从领导节点接收信息,这意味着b10=1。为了测试该分布式二级控制方案的动态特性,仿真分为两个阶段:在0-1.0s,只使用一级控制;在1.0s后,分别采用分布式二级控制方案、静态事件触发(SET)协议下的DSC方案、动态事件触发(DET)协议下的DSC方案将孤岛微电网的电压和频率恢复到其标称值。
表1:电网测试系统的详细参数
假设微电网在t=0s时与大电网分离进入孤岛模式。图5细描述了微电网孤岛后DG的频率、有功功率和电压的变化。更具体地说,图5(a)描述了DGs的频率。图5(b)描述了DGs的有功功率。图5(c)表示DGs的输出电压,图5(d)提供了DGs的输出电压更多细节。按照图5所示,微电网进入孤岛模式后,在一级控制作用下,DG的输出电压在稳定后趋向于不同值,而频率趋向于一个小于额定值ωDES的相同值。为了消除电压和频率偏差,在t=1.0s时采用DSC方案。按照图5(a)和图5(d)所示,分布式二级频率控制方案在4.5s后将微电网的频率恢复到额定值ωDES,分布式二级电压控制方案在4.0s后将微电网的电压恢复到额定值VDES。图5(b)显示DG的输出功率均满足性能指标,并且是基于DG的额定功率来设置的。
图6和图7分别展示了在具有SET协议和DET协议的分布式二次控制器下的仿真结果。按照图6所示,在t=1.0s使用二级控制,在4.8s后,基于SET协议的分布式二级频率控制方案将微电网的频率恢复到额定值ωDES,基于SET协议的分布式二级电压控制方案在4.5s后将微电网的电压恢复到额定值VDES。从图7中可以看出,在6.3s后,基于DET协议的分布式二级频率控制方案将微电网的频率恢复到额定值ωDES,基于DET协议的分布式二级电压控制方案在5.5s后将微电网的电压恢复到额定值VDES。图8显示了两个触发协议下四个DG的有功功率控制部分的相应触发时间,其中1表示数据传输,否则为0。
可以看到,对于所有事件触发的协议,都可以消除电压和频率偏差。此外,正如步骤S5所预测的那样,在动态事件触发协议下没有Zeno行为。虽然从图5-7中可以很明显地看出,引入事件触发协议降低了系统的收敛速度,逐渐增强了闭环系统的波动性,但是如图8所示,事件触发协议的引入减少了数据传输量。综上,在系统控制中引入事件触发协议可以在很大程度上缓解通信压力,但是它会降低系统性能,使其只能保持在可接受的水平内。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,建立微电网系统中单个分布式发电单元的非线性动力学模型;
步骤S2,在每个分布式发电单元中引入动态事件触发协议,具体为;
定义第i个分布式发电单元在t时刻最近的一次触发时间为第i个分布式发电单元的触发时序/>由下列定义条件确定:
与电压相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中, θvi>0和σvi∈(0,1)为两个已知常数,i从第j个分布式发电单元接收的最新传输本地测量,/>为在t时刻第j个分布式发电单元的最新触发时刻,ηvi(t)为内部动态变量;
与频率相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中, θωi>0和σωi∈(0,1)为两个已知常数,/>从第j个分布式发电单元接收的最新传输本地测量,ηωi(t)为带有βωi>0的内部动态变量;
与有功功率相关的引入动态事件触发协议被设计为:
其中,和σpi∈(0,1)为两个已知常数,/>是从第i个分布式发电单元的邻居收到的最新传输本地测量结果,ηpi(t)为带有βpi>0的内部动态变量;
步骤S3,利用动态事件触发协议协调微电网系统中信息传输,以构建分布式二级电压控制器、分布式二级频率控制器、分布式二级有功功率控制器;
步骤S4,基于所述分布式二级电压控制器、所述分布式二级频率控制器、所述分布式二级有功功率控制器,根据预设控制目标,分别建立孤岛微电网中电压稳定的性能指标、频率稳定的性能指标、有功功率分配的性能指标;
步骤S5,分别根据所述电压稳定的性能指标、所述频率稳定的性能指标和所述有功功率分配的性能指标构建多个李雅普诺夫函数,以验证对应闭环系统是否稳定。
2.根据权利要求1所述的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,所述步骤S1中第i个分布式发电单元的非线性动力学模型为:
其中,为状态向量,iLdi,iLpi,iodi,ioqi为iLi和ioi的d-q轴分量,γdi,γqi,φdi,φqi为电流和电压控制器的辅助变量的d-q轴分量,对于二级控制,/>yi=vodi分别为电压控制的输入和输出,/>yi=ωi分别为频率控制的输入和输出,fi(xi)、gi(xi)、hi(xi)均为已知的非线性函数。
3.根据权利要求1所述的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:
将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的上式微分得:
其中,uvi为引入的电压辅助控制器,通过电压辅助控制器uvi计算控制输入Vi ref;
利用与电压相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级电压控制器:
其中,为第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
4.根据权利要求1所述的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,所述步骤S3还具体包括:
将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的下式微分得:
其中,uωi为引入的频率辅助控制器;
利用与频率相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级频率控制器:
其中,为第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
5.根据权利要求1所述的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,所述步骤S3还具体包括:
将第i个分布式发电单元的非线性动力学模型中的下式微分得:
其中,upi为引入的有功功率辅助控制器,通过频率控制器uωi和有功功率控制器upi计算控制输入
利用与有功功率相关的动态事件触发协议获得有用信息,以设计分布式二级有功功率控制器:
其中,是第i个分布式发电单元与其邻居以及虚拟领导者之间的跟踪误差,当且仅当第i个分布式发电单元收到从领导者传来的信息时bi0=1,否则bi0=0。
6.根据权利要求1所述的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,所述步骤S4具体为:
定义再结合/>根据所述分布式二级电压控制器构建一个闭环系统:
其中,是正定的;
预设电压稳定的性能指标的数学刻画:
对于任意一个分布式发电单元,微电网系统中输出vodi(t)与所述预设控制目标的额定值渐近一致,进而确定孤岛微电网中电压稳定的性能指标;
分别预设频率稳定、有功功率分配的性能指标数学刻画为:
假设无向图G是连通的且至少有一个分布式发电单元,bi0≠0,在所述分布式二级频率控制器与所述分布式二级有功功率控制器的作用下,所有分布式发电单元的频率与所述预设控制目标的额定值渐近一致,且有功功率按比例分配,即当t→∞,ωi(t)与ωDES一致,mpiPi(t)与mpjPj(t)一致。
7.根据权利要求1所述的基于动态事件触发协议的孤岛微电网的分布式二级控制方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括:
步骤S501,对所述步骤S2进行处理得
步骤S502,选择以下李雅普诺夫函数:其中/>计算V(t)的导数,以验证所有分布式发电单元的输出电压是否均渐近地与所述预设控制目标的额定值一致。
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