CN113991675A - 一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法 - Google Patents

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CN113991675A CN202111601280.8A CN202111601280A CN113991675A CN 113991675 A CN113991675 A CN 113991675A CN 202111601280 A CN202111601280 A CN 202111601280A CN 113991675 A CN113991675 A CN 113991675A
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Abstract

本发明涉及微电网控制技术领域，特别涉及一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法。其包括步骤：S1.测量敏感负载总线SLB处的电压值V SLB 并将其信息传递到一定数量的分布式发电机组DG；S2.使用基于多个二阶广义积分器和锁频环的序列分解模型提取dq坐标系下的基波分量和谐波电压分量；S3.将参考值和计算值之间的误差送到分布式事件触发控制器中；S4.将参考值转换到αβ坐标系下并馈送到一次控制层中的下垂控制函数，并输出电压参考值。DG单元可以采用分布式控制方式来补偿SLB处的谐波电压，从而大大提高了SLB处的电能质量；允许一台或多台DG获取SLB处的电压信息以进行电压谐波补偿，从而提高了系统的鲁棒性。

Description

一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法
技术领域
本发明涉及于微电网控制技术领域，特别涉及一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法。
背景技术
由于化石能源的枯竭和人们环保意识的增强，光伏和风力涡轮机等分布式发电(DG)机组已在电力系统中得到广泛应用。 近年来，为了对多台并联DG单元进行协调调节，微电网在分布式电力系统中得到了广泛采用，它可以灵活地并网或孤岛运行。 在孤岛模式下，微电网需要为关键负载提供高质量的电力。 近年来，随着开关电力电子设备等非线性负载渗透率的增长，这些关键的非线性负载会造成较大的电压谐波污染，从而降低了SLB处的电能质量，极大地威胁到微电网系统的稳定运行。
为了解决由于非线性负载的高渗透率而导致SLB处电能质量恶化的问题，研究人员已经进行了多次尝试来补偿谐波电压。一般来说，这些方法可以分为无通信控制策略和基于通信的控制策略。在无通信控制策略中，通过应用串联有源滤波器(APF)以注入补偿信号并消除谐波电压。但是，安装在DG侧的这种额外APF将大大增加总设备成本。近年来，DG单元已被主动控制以处理电能质量问题，这些DG通常被调节为并联有源滤波器，以吸收非线性负载产生的谐波电流。现有文献中有被提出了一种基于下垂控制策略的电压谐波补偿。在该策略中，提出了一种虚拟谐波阻抗方法，将其与下垂关系相结合，通过降低每台DG的等效谐波阻抗来补偿公共耦合点(PCC)处的电压谐波。然而，额外的谐波失真限制控制策略限制了其补偿性能。现有文献中有引入了一种基于模型预测的控制策略（MPC）来补偿电压谐波。然而，MPC 的关键权重因子很难设置，从而导致其实用性和可行性受限。
另一方面，基于通信的控制策略通常在分层控制结构中提出。基于通信的控制策略可以进一步分为集中式控制和分布式控制策略。现有文献中有提出了一种通过调整自适应虚拟阻抗来补偿电压谐波失真的集中式控制方法。现有文献中有被提出了一种新颖的分层控制结构，通过产生电压谐波参考来实现功率平均分配和电能质量的改善。这种控制方法需要一个微电网中央控制器 (MGCC) 将补偿信号从二次控制层发送到本地控制器。需要指出的是，集中控制结构容易出现单点故障，这意味着当MGCC出现故障时，整个通信和控制系统可能会崩溃。此外，由于需要建立复杂的通信线路，“即插即用”的实现过程会比较困难。
为了克服上述缺陷，微电网的二次控制层通常应用的是分布式控制方法。现有文献中有提出了一种基于分布式动态一致性算法的电压谐波补偿策略，以实现电能质量的提升。这种方式只在相邻DG单元之间建立通信线路，可以避免上述单点故障的发生，并轻松实现“即插即用”的过程。现有文献中通过产生电压谐波补偿参考信号来实现与PCC现有的电压谐波畸变水平成比例地调整补偿百分比。但是，从SLB向各DG单元传输电压谐波数据需要低带宽通信，这无疑增加了信号传输成本和维护难度。需要指出的是，上述基于一致性算法的分布式控制策略会在各DG单元之间周期性地交换数据，这意味着微电网的通信网络会由于数据流量较大而承受着很高的通信负担。因此，为了解决这个问题，有必要为电压谐波补偿设计一种更高效、更节省通信的分布式控制方式。
事件触发控制（ETC）方法已应用于交直流微电网以减轻通信负担。与周期性分布式控制的方法不同，ETC只有当本地观测误差达到预定义的事件触发条件时才进行信号传输，这将大大减轻代理之间的通信负担，节省处理器的计算资源。现有文献中有提出了基于事件触发控制的分布式控制策略来消除由一次控制引起的电压和频率偏差。现有文献中有提出了一种分布式控制方法，通过采用事件触发控制的思想来解决微电网中经济调度问题。现有文献中提出了一种基于分布式事件触发控制的虚拟阻抗控制器来实现无功、不平衡和谐波功率平均分配，但没有考虑SLB处电能质量的改善。从上述讨论可以发现，微电网中已经实施了ETC以实现幅度、频率恢复和功率平均分配，但据笔者所知，ETC尚未应用于微电网中SLB处的电压谐波补偿，并且该方法的系统稳定性尚未涵盖。
发明内容
本发明提供一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，旨在基于事件触发机制，可以有效减少数据传输次数，减轻通信负担。
本发明提供一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，包括以下步骤：
S1.测量敏感负载总线SLB处的电压值V SLB 并将其信息传递到一定数量的分布式发电机组DG；
S2.使用基于多个二阶广义积分器和锁频环的序列分解模型提取dq坐标系下的基波分量和谐波电压分量；
S3.采用低通滤波器LPF消除谐波电压畸变计算值
Figure 707179DEST_PATH_IMAGE001
的纹波，并判断如果SLB的电能质量没有恢复到理想水平，参考值
Figure 163569DEST_PATH_IMAGE002
和计算值
Figure 392469DEST_PATH_IMAGE001
之间的误差将被送到分布式事件触发控制器中；每个分布式事件触发控制器输出的电压谐波补偿因子
Figure 250704DEST_PATH_IMAGE003
，将乘以谐波电压参考值
Figure 66213DEST_PATH_IMAGE004
产生谐波补偿参考值
Figure 9898DEST_PATH_IMAGE005
；
S4.将参考值
Figure 319788DEST_PATH_IMAGE006
转换到αβ坐标系下并馈送到一次控制层中的下垂控制函数，其中输出电压参考
Figure 32529DEST_PATH_IMAGE007
自适应调节如下：
Figure 18940DEST_PATH_IMAGE008
(23)
其中
Figure 387604DEST_PATH_IMAGE009
是P/Q控制回路产生的电压参考，
Figure 484873DEST_PATH_IMAGE010
是虚拟阻抗回路产生的电压，
Figure 68433DEST_PATH_IMAGE011
是αβ坐标系下的谐波补偿参考值。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，分布式事件触发控制器的构造过程包括步骤：
a1.电压谐波补偿的状态空间模型构造为
Figure 225744DEST_PATH_IMAGE012
(10)
其中
Figure 144022DEST_PATH_IMAGE013
是第i个DG单元的电压谐波补偿系数，
Figure 44982DEST_PATH_IMAGE014
表示控制输入；
a2.分布式控制器构造为
Figure 483047DEST_PATH_IMAGE015
(11)
其中k是控制增益，
Figure 811261DEST_PATH_IMAGE016
定义为
Figure 951255DEST_PATH_IMAGE017
(12)
其中
Figure 390326DEST_PATH_IMAGE018
为牵引增益，h为主谐波阶次，
Figure 682899DEST_PATH_IMAGE019
是我们需要将
Figure 182013DEST_PATH_IMAGE020
补偿到理想水平的参考HD值；
a3. SLB处的电压谐波畸变计算值
Figure 809304DEST_PATH_IMAGE021
定义如下
Figure 52066DEST_PATH_IMAGE022
(13)
其中
Figure 651675DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 72423DEST_PATH_IMAGE024
分别表示h次谐波电压的dq轴分量。
作为本发明的进一步改进，所述步骤a2中，在事件触发控制时，
Figure 187009DEST_PATH_IMAGE025
定义为
Figure 233463DEST_PATH_IMAGE026
(14)
其中上标^表示最新的触发状态，
Figure 749895DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 341544DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 677848DEST_PATH_IMAGE029
仅在预定义的事件被触发时进行状态更新，并且
Figure 262413DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 633351DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 395902DEST_PATH_IMAGE031
在两个事件触发时刻的时间间隔内保持不变。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中，谐波电压畸变
Figure 485081DEST_PATH_IMAGE032
的误差定义为
Figure 607758DEST_PATH_IMAGE033
(15)
当事件触发时，公式（15）写为
Figure 833203DEST_PATH_IMAGE034
(16)
观测误差值
Figure 32234DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 343129DEST_PATH_IMAGE036
分别定义如下
Figure 269497DEST_PATH_IMAGE037
(17)
Figure 615028DEST_PATH_IMAGE038
(18)
电压谐波补偿因子的观测误差值
Figure 719381DEST_PATH_IMAGE039
是最新触发状态
Figure 783152DEST_PATH_IMAGE040
与实时状态
Figure 247632DEST_PATH_IMAGE041
之间的差值，谐波畸变的观测误差值
Figure 713248DEST_PATH_IMAGE036
是最新触发状态
Figure 988503DEST_PATH_IMAGE042
和实时状态
Figure 273990DEST_PATH_IMAGE043
之间的差值；总观测误差定义为
Figure 542161DEST_PATH_IMAGE044
(19)
其中
Figure 596704DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 308440DEST_PATH_IMAGE046
都是比例增益。
作为本发明的进一步改进，电压谐波补偿系数
Figure 81224DEST_PATH_IMAGE041
和
Figure 887506DEST_PATH_IMAGE047
仅在总观测误差值
Figure 62135DEST_PATH_IMAGE048
满足预定义的事件触发条件时才会进行更新；当触发信号产生时触发状态与实时状态相等，
Figure 131722DEST_PATH_IMAGE048
将被重置为零，然后在下一个事件触发时刻到来之前继续增加，直至收敛为0。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3分布式事件触发控制器中，事件触发时刻定义如下：
Figure 142535DEST_PATH_IMAGE049
(20)
其中触发函数
Figure 752507DEST_PATH_IMAGE050
定义为
Figure 781643DEST_PATH_IMAGE051
(21)
其中
Figure 84449DEST_PATH_IMAGE052
(22)
Figure 316978DEST_PATH_IMAGE053
是满足
Figure 730642DEST_PATH_IMAGE054
的正系数，
Figure 614284DEST_PATH_IMAGE055
是满足
Figure 87991DEST_PATH_IMAGE056
的正常数。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，一次控制层包括下垂控制回路，采用下垂方法模拟同步发电机的行为，有功功率和无功功率计算如下：
Figure 807816DEST_PATH_IMAGE057
(1)
Figure 25171DEST_PATH_IMAGE058
(2)
其中
Figure 763320DEST_PATH_IMAGE059
和
Figure 407928DEST_PATH_IMAGE060
是αβ坐标系中的电容电压，
Figure 615049DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 636095DEST_PATH_IMAGE062
是αβ坐标系中的输出电流基波分量；
通过低通滤波器LPF来消除P和Q的纹波，将滤波后的P和Q分别馈送到P-ω和Q-V下垂控制器以生成电压参考V和频率参考
Figure 228750DEST_PATH_IMAGE063
：
Figure 44260DEST_PATH_IMAGE064
(3)
Figure 750396DEST_PATH_IMAGE065
(4)
其中
Figure 512816DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 225557DEST_PATH_IMAGE067
是角频率和电压幅值的标称值
Figure 946388DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 377369DEST_PATH_IMAGE069
是静态比例下垂系数。
作为本发明的进一步改进，一次控制层还包括虚拟阻抗环路，虚拟阻抗环路包括虚拟电阻和虚拟电感，虚拟阻抗回路的输出电压
Figure 225371DEST_PATH_IMAGE070
表示如下：
Figure 58198DEST_PATH_IMAGE071
(5)
Figure 949930DEST_PATH_IMAGE072
(6)
其中
Figure 868208DEST_PATH_IMAGE073
和
Figure 519900DEST_PATH_IMAGE074
分别是虚拟电阻和电感。
作为本发明的进一步改进，一次控制层还包括电流和电压控制回路，引入比例谐振控制器调节输出电压和电流：
Figure 207233DEST_PATH_IMAGE075
(7)
Figure 535447DEST_PATH_IMAGE076
(8)
其中
Figure 675441DEST_PATH_IMAGE077
和
Figure 130824DEST_PATH_IMAGE078
分别是电压控制器和电流控制器的比例系数，
Figure 672664DEST_PATH_IMAGE079
和
Figure 171778DEST_PATH_IMAGE080
是基波频率ω 0 的谐振系数，
Figure 799069DEST_PATH_IMAGE081
是h次谐波的谐振系数。
本发明的有益效果是：提出了一种基于分布式事件触发控制的电压谐波补偿策略，通过应用所提出的方法，DG单元可以采用分布式控制方式来补偿SLB处的谐波电压，从而大大提高了SLB处的电能质量。此外，本发明提出的方法允许一台或多台DG获取SLB处的电压信息以进行电压谐波补偿，从而提高了系统的鲁棒性。通过应用所提出的事件触发机制，只有在满足预定义的事件触发条件时才在DG之间采样和传输通信数据，有效减轻了通信负担。
附图说明
图1是本发明中含N台DG的孤岛交流微电网结构示意图；
图2是本发明中孤岛交流微电网示意图；
图3是本发明中理想电压谐波补偿过程；
图4是本发明中应用牵引控制的孤岛交流微电网示意图；
图5是本发明中事件触发时间生成机制图；
图6是本发明中分布式事件触发控制示意图；
图7是本发明中实验中搭建的微电网示意图；
图8是本发明中电压谐波补偿性能图；
图9是本发明中SLB处电压波形 (a)补偿前电压波形图和 (b)补偿后电压波形图；
图10是本发明中即插即用功能验证的波形图；
图11是本发明中动态负载变化下电压补偿鲁棒性的波形图；
图12是本发明中事件触发控制激活时DG1的事件触发时刻图；
图13是本发明中周期性和事件触发控制策略下的数据传输总数统计图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
为了实现敏感负载总线SLB处的电压谐波补偿，本发明提出了一种基于分布式事件触发的电压谐波补偿控制策略。该方法旨在通过事件触发控制在网络层中自适应地生成电压谐波补偿信号。通过应用这种控制策略，可以减少SLB上包含的电压谐波分量，从而提高电能质量。本发明的主要贡献总结如下。
(1) 提出了一种分布式事件触发控制策略来补偿 SLB上的电压谐波。通过所提出的算法，可以大大减轻通信负担，提高控制系统的效率。
(2) 提出了一个Lyapunov函数来证明系统的全局稳定性。此外，通过分析可以避免芝诺现象。
(3) 实验结果验证了SLB处电压谐波畸变(HD)的补偿效果，并证明了采用所提出的控制策略可以有效减轻通信负担。
一、孤岛交流微电网分析
A.一次控制环路
初级控制层通常包括三个部分：下垂控制回路、电流和电压控制回路以及虚拟阻抗环路。
为了实现有功和无功功率共享，已应用下垂方法来模拟同步发电机的行为。 通常，有功功率和无功功率首先计算如下：
Figure 245094DEST_PATH_IMAGE057
(1)
Figure 392172DEST_PATH_IMAGE058
(2)
其中
Figure 62188DEST_PATH_IMAGE059
和
Figure 176775DEST_PATH_IMAGE060
是αβ坐标系中的电容电压，
Figure 957649DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 224813DEST_PATH_IMAGE062
是αβ坐标系中的输出电流基波分量。此外，还需要一个低通滤波器(LPF)来消除P和Q的纹波。然后将滤波后的P和Q分别馈送到P-ω和Q-V下垂控制器以生成电压和频率参考，如下所示：
Figure 65730DEST_PATH_IMAGE064
(3)
Figure 667613DEST_PATH_IMAGE065
(4)
其中
Figure 252178DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 639428DEST_PATH_IMAGE067
是角频率和电压幅值的标称值，
Figure 651246DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 6004DEST_PATH_IMAGE069
是静态比例下垂系数。
此外，一级控制中还需要增加虚拟阻抗环路。为了阻尼系统的振荡，可以在没有任何功率损耗的情况下添加一个虚拟电阻，并且效率损失也可以避免。此外，为了保证P和Q的解耦，增加了一个虚拟电感，使微电网主要呈感性。虚拟阻抗回路的输出电压
Figure 144993DEST_PATH_IMAGE070
可以表示如下：
Figure 573700DEST_PATH_IMAGE071
(5)
Figure 756420DEST_PATH_IMAGE072
(6)
其中
Figure 332895DEST_PATH_IMAGE073
和
Figure 259262DEST_PATH_IMAGE074
分别是虚拟电阻和电感。
由于整个一次控制环路是在αβ框架中实现的，而使用传统的PI控制器很难跟踪非直流信号。因此，为了改善跟踪特性，引入了以下比例谐振 (PR) 控制器来调节输出电压和电流：
Figure 89946DEST_PATH_IMAGE075
(7)
Figure 709146DEST_PATH_IMAGE076
(8)
其中
Figure 507338DEST_PATH_IMAGE077
和
Figure 502976DEST_PATH_IMAGE078
分别是电压控制器和电流控制器的比例系数，
Figure 188166DEST_PATH_IMAGE079
和
Figure 978268DEST_PATH_IMAGE080
是基波频率ω 0 的谐振系数，
Figure 998176DEST_PATH_IMAGE081
是h次谐波的谐振系数。
B.电压谐波补偿原理
有N台DG的孤岛交流微网结构示意图如图1所示。为简化补偿原理分析，图2给出了含3台DG单元的孤岛交流微电网等效示意图。其中一个非线性负载连接到SLB。DG单元被建模为电压源，非线性负载被建模为谐波电流源。理想的补偿过程如图3所示。根据欧姆定律，图2中的相量关系可以表示为以下等式：
Figure 531926DEST_PATH_IMAGE082
(9)
其中
Figure 337202DEST_PATH_IMAGE083
和
Figure 298205DEST_PATH_IMAGE084
是在SLB处的不同阶次（例如-5、+7、-11、...）的电压和电流谐波分量，
Figure 805409DEST_PATH_IMAGE085
，
Figure 877271DEST_PATH_IMAGE086
和
Figure 255162DEST_PATH_IMAGE087
为DG1、DG2和DG3侧不同阶次的电压谐波分量，
Figure 872220DEST_PATH_IMAGE088
，
Figure 132300DEST_PATH_IMAGE089
和
Figure 742273DEST_PATH_IMAGE090
为对应的电流谐波分量，
Figure 771408DEST_PATH_IMAGE091
，
Figure 559367DEST_PATH_IMAGE092
和
Figure 306743DEST_PATH_IMAGE093
为配电线路的阻抗。通过将这三台DG作为分布式补偿器来吸收电路中的电压谐波分量可以降低SLB处的电压谐波畸变，也就是说，这种方法是以牺牲DG侧的电能质量为代价来提高SLB处的电能质量。
如图3所示，DG侧的谐波电压分量
Figure 720407DEST_PATH_IMAGE085
，
Figure 604049DEST_PATH_IMAGE086
和
Figure 828488DEST_PATH_IMAGE087
分别减小到
Figure 797581DEST_PATH_IMAGE094
，
Figure 546095DEST_PATH_IMAGE095
和
Figure 753085DEST_PATH_IMAGE096
，并且只要
Figure 882846DEST_PATH_IMAGE085
，
Figure 339235DEST_PATH_IMAGE086
和
Figure 94702DEST_PATH_IMAGE097
被调节到相同的值（即
Figure 952936DEST_PATH_IMAGE098
），电流谐波分量
Figure 519178DEST_PATH_IMAGE088
，
Figure 462863DEST_PATH_IMAGE089
和
Figure 756441DEST_PATH_IMAGE099
就会保持不变。因此，SLB处的电压谐波畸变就可以降低到所要求的水平，通过这种方法可以保证SLB处良好的电能质量。
二、提出的控制框架
下面将提出一种ETC框架来实现SLB上的电压谐波补偿。首先，在A部分将介绍通信网络的基本概念，在B部分，将介绍提出的控制策略。
A. 通信网络
多智能体微电网的通信网络模型可以用无向图
Figure 469182DEST_PATH_IMAGE100
表示，其中
Figure 194607DEST_PATH_IMAGE101
表示由
Figure 625588DEST_PATH_IMAGE102
组成的有限顶点集,
Figure 988436DEST_PATH_IMAGE103
是边的集和，
Figure 555684DEST_PATH_IMAGE104
是邻接矩阵。如果代理j可以将其信息发送给代理i，则表示
Figure 463728DEST_PATH_IMAGE105
。当所有边都满足
Figure 585268DEST_PATH_IMAGE106
,
Figure 220649DEST_PATH_IMAGE107
时，则图G被认为是无向图。代理i可以接收到来自其他代理信息的代理集合表示为
Figure 907982DEST_PATH_IMAGE108
。如果
Figure 236195DEST_PATH_IMAGE109
，则元素
Figure 126922DEST_PATH_IMAGE110
，否则
Figure 831573DEST_PATH_IMAGE111
。代理i的度定义为
Figure 638992DEST_PATH_IMAGE112
，度矩阵定义为
Figure 872527DEST_PATH_IMAGE113
。 拉普拉斯矩阵L定义为L=Y-A，矩阵L既是对称的又是半正定的。
B. 分布式事件触发控制器设计
首先，电压谐波补偿的状态空间模型可以构造为
Figure 250550DEST_PATH_IMAGE114
(10)
其中
Figure 493312DEST_PATH_IMAGE013
是第i个DG单元的电压谐波补偿系数，
Figure 155238DEST_PATH_IMAGE014
表示控制输入。
分布式控制器可以构造为
Figure 825253DEST_PATH_IMAGE115
(11)
其中k是控制增益，
Figure 143102DEST_PATH_IMAGE016
定义为
Figure 471447DEST_PATH_IMAGE116
(12)
其中
Figure 987879DEST_PATH_IMAGE018
为牵引增益，h为主谐波阶次，
Figure 32058DEST_PATH_IMAGE117
是我们需要将
Figure 633941DEST_PATH_IMAGE118
补偿到理想水平的参考HD值。此外，SLB处的电压谐波畸变（如
Figure 969238DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 605756DEST_PATH_IMAGE120
）定义如下：
Figure 617574DEST_PATH_IMAGE121
(13)
其中
Figure 441174DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 580162DEST_PATH_IMAGE024
分别表示h次谐波电压的dq轴分量。此外，在公式(12)中引入了牵引增益
Figure 805607DEST_PATH_IMAGE018
，如图4所示，这种方法允许将
Figure 988327DEST_PATH_IMAGE021
信息反馈给若干台牵引增益不为0的DG单元（极端情况下只有一台），这样可以大大减轻信号通信负担。
由于公式(11)和(12)中的分布式控制器是基于周期性信号的测量和传输而设计的，而这种通信方式会显著增加通信冗余度，可能会导致信号在传输过程中出现阻塞情况。因此，对于所提出的ETC控制策略，公式(12)可以写为：
Figure 564802DEST_PATH_IMAGE122
(14)
其中上标^表示最新的触发状态。注意到
Figure 241902DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 321853DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 144316DEST_PATH_IMAGE029
仅在预定义的事件被触发时它们的状态才会进行更新。需要注意的是，稍后将在公式（21）中定义触发事件。并且
Figure 942507DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 406987DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 357756DEST_PATH_IMAGE029
在两个事件触发时刻的时间间隔内保持不变。谐波畸变
Figure 147858DEST_PATH_IMAGE032
的误差定义为
Figure 433346DEST_PATH_IMAGE033
(15)
当公式（21）中定义的事件被触发时，公式（15）可写为
Figure 967095DEST_PATH_IMAGE034
(16)
此外，观测误差值
Figure 772371DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 467795DEST_PATH_IMAGE036
分别定义如下
Figure 240579DEST_PATH_IMAGE037
(17)
Figure 312440DEST_PATH_IMAGE038
(18)
电压谐波补偿因子的观测误差值
Figure 424752DEST_PATH_IMAGE039
是最新触发状态
Figure 307389DEST_PATH_IMAGE040
与实时状态
Figure 301890DEST_PATH_IMAGE041
之间的差值。谐波畸变的观测误差值
Figure 177442DEST_PATH_IMAGE036
是最新触发状态
Figure 206578DEST_PATH_IMAGE042
和实时状态
Figure 994536DEST_PATH_IMAGE043
之间的差值。总观测误差定义为
Figure 7492DEST_PATH_IMAGE044
(19)
其中
Figure 421155DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 304798DEST_PATH_IMAGE046
都是比例增益。电压谐波补偿系数
Figure 263658DEST_PATH_IMAGE041
和
Figure 232751DEST_PATH_IMAGE123
仅在总观测误差值
Figure 450105DEST_PATH_IMAGE048
满足预定义的事件触发条件时才会进行更新，如图5所示。因为当触发信号产生时触发状态与实时状态相等，
Figure 188254DEST_PATH_IMAGE048
将被重置为零，然后在下一个事件触发时刻到来之前继续增加，直至收敛为0。需要注意的是，相邻的两个事件触发时刻之间不需要通信，这可以有效地减少通信负担。总观测误差
Figure 583595DEST_PATH_IMAGE048
最终将收敛到零，并且SLB处的HD可以补偿到理想的水平。
定理 1：假设通信拓扑是一个与领导节点相连的无向图。那么，如果事件触发时刻定义如下，则公式（11）和（14）中的控制器可以实现电压谐波补偿：
Figure 243246DEST_PATH_IMAGE124
(20)
其中触发函数
Figure 998713DEST_PATH_IMAGE050
定义为
Figure 856947DEST_PATH_IMAGE125
(21)
其中
Figure 672456DEST_PATH_IMAGE126
(22)
Figure 366874DEST_PATH_IMAGE053
是满足
Figure 926031DEST_PATH_IMAGE054
的正系数，
Figure 638772DEST_PATH_IMAGE055
是满足
Figure 625183DEST_PATH_IMAGE056
的正常数。
分布式事件触发控制示意图如图6所示。首先，测量SLB处的电压值
Figure 806897DEST_PATH_IMAGE127
并将其信息传递到一定数量的DG。为节省设备维护和信号传输成本，通常只有一台DG有权访问
Figure 107428DEST_PATH_IMAGE127
信号。然后使用基于多个二阶广义积分器和锁频环(MSOGI-FLL)的序列分解模型来提取dq坐标系下的基波分量
Figure 674676DEST_PATH_IMAGE128
和谐波电压分量（例如
Figure 831988DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 484686DEST_PATH_IMAGE120
）。与大多数现有方法相比，这种控制策略不需要任何全局信息，只需测量并反馈SLB处的电压值。此外，需要LPF来消除
Figure 148097DEST_PATH_IMAGE129
的纹波。如果SLB的电能质量没有恢复到理想水平，参考值
Figure 835430DEST_PATH_IMAGE130
和计算值
Figure 163643DEST_PATH_IMAGE129
之间的误差将被送到提出的分布式事件触发控制器中。每个积分控制器的输出，即
Figure 569217DEST_PATH_IMAGE131
，将乘以
Figure 759021DEST_PATH_IMAGE132
来产生谐波补偿参考值
Figure 300861DEST_PATH_IMAGE133
。注意到每台DG的电压谐波补偿因子
Figure 799975DEST_PATH_IMAGE131
只会在其事件触发的时刻被传递到与其相邻的其他DG。最后，
Figure 427265DEST_PATH_IMAGE133
转换到αβ坐标系下并馈送到一次控制层中的下垂控制函数，其中输出电压参考
Figure 873290DEST_PATH_IMAGE134
可以自适应调节如下：
Figure 285948DEST_PATH_IMAGE135
(23)
其中
Figure 955964DEST_PATH_IMAGE136
是P/Q控制回路产生的电压参考，
Figure 70551DEST_PATH_IMAGE137
是虚拟阻抗回路产生的电压，
Figure 117004DEST_PATH_IMAGE138
是αβ坐标系下的谐波补偿参考。
三、稳定性分析
Lyapunov方法用于证明定理1中所提出控制策略的稳定性。此外，为了避免Zeno现象，分析了两次事件触发时刻之间存在下界。
A. 定理1证明
结合公式(10)、(11)、(14)和(15)，在
Figure 384168DEST_PATH_IMAGE139
时刻的全局输出误差可写为
Figure 225085DEST_PATH_IMAGE140
(24)
其中矩阵D定义为
Figure 561389DEST_PATH_IMAGE141
。
结合公式(17)和(18)有
Figure 145954DEST_PATH_IMAGE142
(25)
为简化证明，省略下标i，将x(t)缩写为x。所以公式（25）可以重新定义为
Figure 267625DEST_PATH_IMAGE143
(26)
其中
Figure 279443DEST_PATH_IMAGE144
，
Figure 368622DEST_PATH_IMAGE145
。同样，我们可以得到
Figure 491299DEST_PATH_IMAGE146
(27)
其中
Figure 733055DEST_PATH_IMAGE147
。
考虑以下Lyapunov函数：
Figure 915775DEST_PATH_IMAGE148
(28)
则式(28)的导数可写为
Figure 226671DEST_PATH_IMAGE149
(29)
结合公式(26)和(29)有
Figure 153038DEST_PATH_IMAGE150
(30)
把式(27)中的
Figure 701831DEST_PATH_IMAGE151
代入式(30)得到
Figure 806185DEST_PATH_IMAGE152
(31)
展开式(31)，得到
Figure 401114DEST_PATH_IMAGE153
(32)
考虑以下不等式：
Figure 131173DEST_PATH_IMAGE154
(33)
式(32)中的方程可有上界为
Figure 81942DEST_PATH_IMAGE155
(34)
因为无向图是对称的，所以我们有以下等式：
Figure 606465DEST_PATH_IMAGE156
(35)
把式(35)代入式(34)中得
Figure 891952DEST_PATH_IMAGE157
(36)
假设
Figure 425702DEST_PATH_IMAGE158
(37)
那么如果以下条件成立
Figure 965399DEST_PATH_IMAGE159
(38)
其中
Figure 660822DEST_PATH_IMAGE160
，
Figure 433606DEST_PATH_IMAGE161
，
Figure 771047DEST_PATH_IMAGE162
， 同样在式(22)中给了出来。
我们得到
Figure 430829DEST_PATH_IMAGE163
(39)
因此，式(21)中提出的事件触发函数可以保证
Figure 562733DEST_PATH_IMAGE164
是渐近稳定的，证明完毕。
B. 事件间隔分析
定义
Figure 557234DEST_PATH_IMAGE165
为
Figure 432786DEST_PATH_IMAGE166
(40)
所以式(38)可以写为
Figure 399605DEST_PATH_IMAGE167
(41)
分别在时间间隔
Figure 453143DEST_PATH_IMAGE168
上考虑
Figure 934940DEST_PATH_IMAGE169
和
Figure 348604DEST_PATH_IMAGE170
的导数
Figure 232246DEST_PATH_IMAGE171
Figure 456685DEST_PATH_IMAGE172
(42)
其中
Figure 425778DEST_PATH_IMAGE173
表示在
Figure 908712DEST_PATH_IMAGE174
之后所有智能体(除智能体i外)的最近事件触发时刻，注意到
Figure 646861DEST_PATH_IMAGE175
仅在
Figure 42201DEST_PATH_IMAGE176
更新时才会发生改变。
Figure 498591DEST_PATH_IMAGE177
是代理i的下一个事件触发时刻。因此
Figure 254057DEST_PATH_IMAGE178
导致
Figure 112292DEST_PATH_IMAGE179
更新的下一个事件触发时刻，并且
Figure 412954DEST_PATH_IMAGE180
将会在时间间隔
Figure 413097DEST_PATH_IMAGE181
内保持不变。
相似的，
Figure 721323DEST_PATH_IMAGE182
的导数可以写为
Figure 965223DEST_PATH_IMAGE183
Figure 499103DEST_PATH_IMAGE184
(43)
结合式(40), (41), (42)和(43),
Figure 664506DEST_PATH_IMAGE185
的导数可以写为
Figure 761775DEST_PATH_IMAGE186
(44)
其中
Figure 594601DEST_PATH_IMAGE187
。
基于以上分析，代理i的事件间隔可以写成：
Figure 502646DEST_PATH_IMAGE188
Figure 889765DEST_PATH_IMAGE189
(45)
根据前面的稳定性分析，有
Figure 790725DEST_PATH_IMAGE190
和
Figure 478058DEST_PATH_IMAGE191
所以可以得到
Figure 557003DEST_PATH_IMAGE192
(46)
因此，
Figure 696998DEST_PATH_IMAGE193
是个正数，这意味着我们提出的事件触发控制器的事件间隔具有下限。所以可以避免芝诺现象。
四、实验结果
为了验证所提出的分布式事件触发控制策略的有效性，在HIT-深圳微电网实验室建立了孤岛交流微电网，如图7所示。注意测试系统的通信图是无向的，只有DG1可以接收来自SLB的电压信息。表I总结了物理系统的详细参数和所提出的控制器的系数。
表Ⅰ系统参数
Figure 136069DEST_PATH_IMAGE194
A. 案例1：电压谐波补偿
为了测试所提出的控制的性能，将一个非线性负载连接到SLB处。图8中的(a)和(c)表明，在补偿控制激活前，
Figure 943488DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 193335DEST_PATH_IMAGE120
分别保持在3.5%和2.8%。由于DG1、DG2和DG3侧的线路阻抗值相同，因此三台DG的HD值相等，如图8中的(b)和(d)所示。如果线路阻抗不匹配，则谐波电流将不能平均分配，此时它们的HD值将保持在不同的水平。由于平均分配谐波电流超出了本文的研究范围，并且所提出的控制策略对谐波电流没有任何影响（谐波电流在补偿前后保持不变，如图3所示），因此在本实验中不考虑此问题。在
Figure 820626DEST_PATH_IMAGE195
时，提出的控制器被激活，通过调整DG侧的电压谐波分量，
Figure 63388DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 662997DEST_PATH_IMAGE196
降低到参考设定值1%。最后，补偿前后的SLB处电压
Figure 333012DEST_PATH_IMAGE197
如图9中的(a)和(b)所示，可以看出，第5次和第7次的电压谐波分量得到了有效的补偿。因此，通过使用提出的控制策略，可以保证 SLB处的良好电能质量。
B. 案例2：即插即用
所提出方法的即插即用特性如图10所示。在
Figure 463911DEST_PATH_IMAGE198
时，三台DG都在稳态下运行以将
Figure 510364DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 761217DEST_PATH_IMAGE196
维持在理想水平。 在
Figure 805396DEST_PATH_IMAGE195
时，DG3被物理拔出，DG3 与其余DG之间的所有通信线路都断开。 由于DG3的拔出，
Figure 407279DEST_PATH_IMAGE199
减为0，此时
Figure 742576DEST_PATH_IMAGE200
和
Figure 379094DEST_PATH_IMAGE201
迅速达到一个新的一致值来维持
Figure 390912DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 683353DEST_PATH_IMAGE196
在原来的参考水平。注意到
Figure 806030DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 782208DEST_PATH_IMAGE120
在DG3拔出后都只有很小的振荡过程，很快就会恢复到参考设定值1%。 在
Figure 496086DEST_PATH_IMAGE202
时，DG3重新插入微电网。然后
Figure 806981DEST_PATH_IMAGE203
，
Figure 733349DEST_PATH_IMAGE204
和
Figure 282142DEST_PATH_IMAGE199
在短时间内迅速收敛到它们之前的一致值。
C. 案例3：动态负载变化
图11验证了动态负载变化下电压补偿的鲁棒性。在
Figure 386495DEST_PATH_IMAGE198
时，阶段1与即插即用过程中的阶段1相同。在
Figure 184687DEST_PATH_IMAGE195
时，额外的5 Ω负载与之前的非线性负载并联。由于阻性负载的减小，谐波电流被放大，DG侧HD值提高到一个新的水平以使
Figure 180325DEST_PATH_IMAGE119
和
Figure 380362DEST_PATH_IMAGE120
保持不变。在
Figure 108147DEST_PATH_IMAGE202
时，并联的负载断开，DG 侧的HD值将降低到它们之前的水平。与即插即用的过程类似，
Figure 144367DEST_PATH_IMAGE119
和会在负载投入和切除的时刻存在一些很小的波动。
D. 案例4：与周期性采样系统的比较
在本节中将所提出的事件触发控制策略的性能与周期性通信方法进行比较。 DG1的事件触发时刻如图12所示。可以看出，在实施控制策略之前没有任何触发信号，而这些触发信号只有在事件触发条件满足时才会产生，即通信数据的采样行为是非周期性的。因此，通过使用所提出的控制策略可以有效地减轻通信负担。此外，这两种通信方法对于电压谐波补偿、即插即用和动态负载变化的通信传输总数如图13所示。注意到周期性通信采用固定采样周期1×10-3s，事件触发控制在
Figure 412537DEST_PATH_IMAGE205
时激活，实验在
Figure 467081DEST_PATH_IMAGE206
时完成。在3s仿真期间，周期性采样系统的数据传输总数为6000次（此处考虑了5次和7次电压谐波补偿）。如图13所示，以即插即用的情况为例，DG1、DG2和DG3的数据传输分别为2138、1224和1224。因此，与周期性采样策略相比，所提出的分布式事件触发机制可以有效减少冗余信息，节省计算资源。
本发明提出了一种分布式事件触发的电压谐波补偿控制策略。基于事件触发机制，可以有效减少数据传输次数，减轻通信负担。 此外，本文采用牵引控制的思想来缓解SLB和DG之间的通信压力。并用Lyapunov方法证明了所提出的控制策略的稳定性，此外通过分析可以避免芝诺现象。最后，通过实验结果验证了所提出的控制器进行电压谐波补偿的有效性。所提出的控制策略对动态负载变化的鲁棒性和即插即用功能也在实验案例研究中得到验证。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.测量敏感负载总线SLB处的电压值V SLB 并将其信息传递到一定数量的分布式发电机组DG；
S2.使用基于多个二阶广义积分器和锁频环的序列分解模型提取dq坐标系下的基波分量和谐波电压分量；
S3.采用低通滤波器LPF消除谐波电压畸变计算值
Figure 962782DEST_PATH_IMAGE001
的纹波，并判断如果SLB的电能质量没有恢复到理想水平，参考值
Figure 735566DEST_PATH_IMAGE002
和计算值
Figure 541848DEST_PATH_IMAGE001
之间的误差将被送到分布式事件触发控制器中；每个分布式事件触发控制器输出的电压谐波补偿因子
Figure 716478DEST_PATH_IMAGE003
，将乘以谐波电压参考值
Figure 333535DEST_PATH_IMAGE004
产生谐波补偿参考值
Figure 593615DEST_PATH_IMAGE005
；
S4.将参考值
Figure 469167DEST_PATH_IMAGE006
转换到αβ坐标系下并馈送到一次控制层中的下垂控制函数，其中输出电压参考
Figure 498303DEST_PATH_IMAGE007
自适应调节如下：
Figure 551841DEST_PATH_IMAGE008
(23)
其中
Figure 33638DEST_PATH_IMAGE009
是P/Q控制回路产生的电压参考，
Figure 181722DEST_PATH_IMAGE010
是虚拟阻抗回路产生的电压，
Figure 330944DEST_PATH_IMAGE011
是αβ坐标系下的谐波补偿参考值。
2.根据权利要求1所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中，分布式事件触发控制器的构造过程包括步骤：
a1.电压谐波补偿的状态空间模型构造为
Figure 555383DEST_PATH_IMAGE012
(10)
其中
Figure 55634DEST_PATH_IMAGE013
是第i个DG单元的电压谐波补偿系数，
Figure 7410DEST_PATH_IMAGE014
表示控制输入；
a2.分布式控制器构造为
Figure 761870DEST_PATH_IMAGE015
(11)
其中k是控制增益，
Figure 406478DEST_PATH_IMAGE016
定义为
Figure 66130DEST_PATH_IMAGE017
(12)
其中
Figure 821596DEST_PATH_IMAGE018
为牵引增益，h为主谐波阶次，
Figure 414252DEST_PATH_IMAGE019
是我们需要将
Figure 968774DEST_PATH_IMAGE020
补偿到理想水平的参考HD值；
a3. SLB处的电压谐波畸变计算值
Figure 709197DEST_PATH_IMAGE021
定义如下
Figure 471617DEST_PATH_IMAGE022
(13)
其中
Figure 184358DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 655922DEST_PATH_IMAGE024
分别表示h次谐波电压的dq轴分量。
3.根据权利要求2所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，所述步骤a2中，在事件触发控制时，
Figure 883641DEST_PATH_IMAGE025
定义为
Figure 980910DEST_PATH_IMAGE026
(14)
其中上标^表示最新的触发状态，
Figure 564469DEST_PATH_IMAGE027
、
Figure 456202DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 374479DEST_PATH_IMAGE029
仅在预定义的事件被触发时进行状态更新，并且
Figure 275439DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 182346DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 510559DEST_PATH_IMAGE031
在两个事件触发时刻的时间间隔内保持不变。
4.根据权利要求1所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，所述步骤S3中，谐波电压畸变
Figure 650554DEST_PATH_IMAGE032
的误差定义为
Figure 355205DEST_PATH_IMAGE033
(15)
当事件触发时，公式（15）写为
Figure 647777DEST_PATH_IMAGE034
(16)
观测误差值
Figure 943629DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 570919DEST_PATH_IMAGE036
分别定义如下
Figure 564414DEST_PATH_IMAGE037
(17)
Figure 960761DEST_PATH_IMAGE038
(18)
电压谐波补偿因子的观测误差值
Figure 630776DEST_PATH_IMAGE039
是最新触发状态
Figure 745363DEST_PATH_IMAGE040
与实时状态
Figure 276969DEST_PATH_IMAGE041
之间的差值，谐波畸变的观测误差值
Figure 793401DEST_PATH_IMAGE036
是最新触发状态
Figure 368739DEST_PATH_IMAGE042
和实时状态
Figure 518092DEST_PATH_IMAGE043
之间的差值；总观测误差定义为
Figure 102657DEST_PATH_IMAGE044
(19)
其中
Figure 473596DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 485414DEST_PATH_IMAGE046
都是比例增益。
5.根据权利要求4所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，电压谐波补偿系数
Figure 59746DEST_PATH_IMAGE041
和
Figure 448002DEST_PATH_IMAGE047
仅在总观测误差值
Figure 673447DEST_PATH_IMAGE048
满足预定义的事件触发条件时才会进行更新；当触发信号产生时触发状态与实时状态相等，
Figure 590587DEST_PATH_IMAGE048
将被重置为零，然后在下一个事件触发时刻到来之前继续增加，直至收敛为0。
6.根据权利要求1所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，所述步骤S3分布式事件触发控制器中，事件触发时刻定义如下：
Figure 917795DEST_PATH_IMAGE049
(20)
其中触发函数
Figure 844162DEST_PATH_IMAGE050
定义为
Figure 720851DEST_PATH_IMAGE051
(21)
其中
Figure 825205DEST_PATH_IMAGE052
(22)
Figure 420134DEST_PATH_IMAGE053
是满足
Figure 150193DEST_PATH_IMAGE054
的正系数，
Figure 835383DEST_PATH_IMAGE055
是满足
Figure 625485DEST_PATH_IMAGE056
的正常数。
7.根据权利要求1所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中，一次控制层包括下垂控制回路，采用下垂方法模拟同步发电机的行为，有功功率和无功功率计算如下：
Figure 645393DEST_PATH_IMAGE057
(1)
Figure 913563DEST_PATH_IMAGE058
(2)
其中
Figure 718840DEST_PATH_IMAGE059
和
Figure 679842DEST_PATH_IMAGE060
是αβ坐标系中的电容电压，
Figure 187047DEST_PATH_IMAGE061
和
Figure 258908DEST_PATH_IMAGE062
是αβ坐标系中的输出电流基波分量；
通过低通滤波器LPF来消除P和Q的纹波，将滤波后的P和Q分别馈送到P-ω和Q-V下垂控制器以生成电压参考V和频率参考
Figure 981008DEST_PATH_IMAGE063
：
Figure 847333DEST_PATH_IMAGE064
(3)
Figure 107413DEST_PATH_IMAGE065
(4)
其中
Figure 468118DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 497254DEST_PATH_IMAGE067
是角频率和电压幅值的标称值
Figure 534480DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 16277DEST_PATH_IMAGE069
是静态比例下垂系数。
8.根据权利要求7所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，一次控制层还包括虚拟阻抗环路，虚拟阻抗环路包括虚拟电阻和虚拟电感，虚拟阻抗回路的输出电压
Figure 180673DEST_PATH_IMAGE070
表示如下：
Figure 64315DEST_PATH_IMAGE071
(5)
Figure 538022DEST_PATH_IMAGE072
(6)
其中
Figure 507115DEST_PATH_IMAGE073
和
Figure 18080DEST_PATH_IMAGE074
分别是虚拟电阻和电感。
9.根据权利要求7所述基于分布式事件触发控制的微电网谐波补偿方法，其特征在于，一次控制层还包括电流和电压控制回路，引入比例谐振控制器调节输出电压和电流：
Figure 21808DEST_PATH_IMAGE075
(7)
Figure 400836DEST_PATH_IMAGE076
(8)
其中
Figure 342379DEST_PATH_IMAGE077
和
Figure 97845DEST_PATH_IMAGE078
分别是电压控制器和电流控制器的比例系数，
Figure 956080DEST_PATH_IMAGE079
和
Figure 771589DEST_PATH_IMAGE080
是基波频率ω 0 的谐振系数，
Figure 466007DEST_PATH_IMAGE081
是h次谐波的谐振系数。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115657485A (zh) * 2022-12-08 2023-01-31 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种分布式能源协同控制方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1162663A (en) * 1965-09-22 1969-08-27 Licentia Gmbh Reactive Current Converter for Balancing the Load in a Three-Phase Electrical Supply Network
CN101986656A (zh) * 2010-10-28 2011-03-16 浙江工业大学 光伏网络自适应控制系统
CN102710784A (zh) * 2012-06-14 2012-10-03 国电南瑞科技股份有限公司 一种应用于微电网的电能质量通信方法
CN105699761A (zh) * 2016-01-29 2016-06-22 哈尔滨工业大学 一种基于物联网的电能信息采集与监控方法
WO2016146526A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-22 Ulstein Power & Control As Active harmonic system conditioner
CN106953634A (zh) * 2017-03-03 2017-07-14 燕山大学 一种基于双自调谐二阶广义积分器的锁频环方法
KR101769357B1 (ko) * 2017-03-02 2017-08-30 (주) 파루 고정밀 전력 품질 제어가 가능한 에너지저장시스템과, 이를 이용한 모니터링 시스템 및 그 방법
CN108199414A (zh) * 2018-01-29 2018-06-22 南方电网科学研究院有限责任公司 微电网的控制方法及装置、计算机设备及存储介质
CN108988343A (zh) * 2018-08-31 2018-12-11 湖南大学 一种弱网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法
CN111245099A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 山东科技大学 基于事件触发传输机制和混合量测的配电网状态估计方法
CN112701733A (zh) * 2020-12-09 2021-04-23 华南理工大学 基于lcl滤波器的微电网及其功率分配控制方法
CN113471955A (zh) * 2021-09-02 2021-10-01 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种孤岛直流微电网分布式动态事件触发控制方法
CN113489040A (zh) * 2021-09-06 2021-10-08 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 用于ups系统功率共享的动态事件触发控制方法及装置
CN113741309A (zh) * 2021-09-16 2021-12-03 云境商务智能研究院南京有限公司 一种基于观测器的双动态事件触发控制器模型设计方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1162663A (en) * 1965-09-22 1969-08-27 Licentia Gmbh Reactive Current Converter for Balancing the Load in a Three-Phase Electrical Supply Network
CN101986656A (zh) * 2010-10-28 2011-03-16 浙江工业大学 光伏网络自适应控制系统
CN102710784A (zh) * 2012-06-14 2012-10-03 国电南瑞科技股份有限公司 一种应用于微电网的电能质量通信方法
WO2016146526A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-22 Ulstein Power & Control As Active harmonic system conditioner
CN105699761A (zh) * 2016-01-29 2016-06-22 哈尔滨工业大学 一种基于物联网的电能信息采集与监控方法
KR101769357B1 (ko) * 2017-03-02 2017-08-30 (주) 파루 고정밀 전력 품질 제어가 가능한 에너지저장시스템과, 이를 이용한 모니터링 시스템 및 그 방법
CN106953634A (zh) * 2017-03-03 2017-07-14 燕山大学 一种基于双自调谐二阶广义积分器的锁频环方法
CN108199414A (zh) * 2018-01-29 2018-06-22 南方电网科学研究院有限责任公司 微电网的控制方法及装置、计算机设备及存储介质
CN108988343A (zh) * 2018-08-31 2018-12-11 湖南大学 一种弱网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法
CN111245099A (zh) * 2020-03-19 2020-06-05 山东科技大学 基于事件触发传输机制和混合量测的配电网状态估计方法
CN112701733A (zh) * 2020-12-09 2021-04-23 华南理工大学 基于lcl滤波器的微电网及其功率分配控制方法
CN113471955A (zh) * 2021-09-02 2021-10-01 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 一种孤岛直流微电网分布式动态事件触发控制方法
CN113489040A (zh) * 2021-09-06 2021-10-08 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 用于ups系统功率共享的动态事件触发控制方法及装置
CN113741309A (zh) * 2021-09-16 2021-12-03 云境商务智能研究院南京有限公司 一种基于观测器的双动态事件触发控制器模型设计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SUBRAT SAHOO,等: "Monitoring Power Transformer Performance, Usage and System Event Impacts – A Case Study", 《2017 3RD INTERNATIONAL CONFERRENCE ON CONDITION ASSESSMENT TECHNIQUES IN ELECTRICAL SYSTEMS (CATCON)》 *
张占强，等: "考虑通信时延的事件触发电压分布式协同控制", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115657485A (zh) * 2022-12-08 2023-01-31 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 一种分布式能源协同控制方法

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