CN115657485A - 一种分布式能源协同控制方法 - Google Patents

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CN115657485A CN202211567929.3A CN202211567929A CN115657485A CN 115657485 A CN115657485 A CN 115657485A CN 202211567929 A CN202211567929 A CN 202211567929A CN 115657485 A CN115657485 A CN 115657485A
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Abstract

本发明公开了一种分布式能源协同控制方法，提出基于边沿的事件触发控制器策略，实现直流微电网拒绝服务攻击下的直流电压恢复和均流，所提出的触发机制采用全分布式方式构建，该机制仅利用基于邻域信息的分布式发电机单元之间的相对电压差。最后，通过采用所提出的事件触发控制策略，相比传统基于邻居的事件触发控制大大减少了通信负担；通过李雅普诺夫理论证明了直流微电网系统的稳定性，验证了所提出的基于边沿的事件检测器能够保证直流微电网在拒绝服务攻击下的渐近稳定性。通过实验研究，将提出的基于边沿的事件触发控制方法应用于直流微电网，验证实现拒绝服务攻击下的电压恢复和均流是切实可行的。

Description

一种分布式能源协同控制方法
技术领域
本发明公开了一种基于分布式边沿事件触发控制的应对方法，具体为一种分布式能源协同控制方法。
背景技术
近年来，直流微电网（DC MGs）因其相对于交流微电网的优势而受到越来越多的关注，如提高整体效率、提高电能质量以及将光伏和储能单元直接连接到系统。通常，直流微电网由分布式发电机(DG)、储能系统和带有接口转换器的本地负载组成。电压恢复和电流共享常常被作为孤岛直流微电网中的主要控制目标。为了实现这两个目标，分层控制框架已被广泛实施，在分层控制框架内，主控制层采用下垂控制方法，以维持每个分布式发电机(DG)单元的适当电流共享。但这会导致直流母线电压偏离其标称值。为了消除这种偏差，通常会引入辅助控制层来补偿电压降。
根据是否需要通信链路来划分，二级控制策略（辅助控制层）通常可以分为两类，即无通信控制策略和有通信的控制策略，在无通信控制方法即分散式控制方法中，主要应用自适应下垂控制方法和电力线采样（PLS）方法。其中自适应下垂控制方法会导致直流母线电压偏离其标称值，而电力线采样（PLS）无法实现均流目标。为了保证技能消除电压偏差又不影响均流，研究人员提出了基于通信的控制策略并将其应用于微电网中。基于通信的控制方法被进一步分为集中式控制和分布式控制。在集中式控制概念中，实现电压恢复和适当的电流共享是微电网集中控制器。但是，在集中控制范围内，整个微电网系统都依赖于这个集中控制器。这意味着如果集中控制器中出现任何故障，系统的可靠性可能会受到不利影响。为了克服上述限制，在直流微电网中提出了分布式控制。进一步地，根据通信是否连续分为两类，即基于一致性的控制和事件触发控制策略。基于一致性的分布式控制通过相邻分布式发电机(DG)单元交换信息来实现电压恢复和电流共享，以增强系统的可靠性和鲁棒性。具有动态一致性控制方案的电压观测器被应用于基于MMC的多母线直流微电网系统中，以实现良好的电压恢复和电流共享性能。但是需要指出的是分布式发电机(DG)单元之间的通信是连续的，这可能会造成额外的通信负担，并对通信效率产生不利影响。
使用分布式控制策略时引入了通信网络，直流微电网被认为是信息物理微电网系统（CPMS），在信息物理微电网系统中，分布式发电机(DG)单元之间的通信线路容易受到网络攻击，这可能破坏控制器间的信息通信而影响控制性能。一般来说，网络攻击主要分为两类，即虚假数据注入（FDI）攻击和拒绝服务（DoS）攻击。无论何时发生虚假数据注入或拒绝服务攻击,系统都会受到严重破坏。其中虚假数据注入（FDI）攻击的目的是通过给通信系统注入电压和电流信号的干扰。相反，拒绝服务（DoS）攻击通过阻塞通信线路来破坏直流微电网从而导致系统的不稳定。为了保证微电网系统在拒绝服务（DoS）攻击下的稳定性，相比之下，基于边沿的事件触发控制（ETC）的先天非周期性和异步性的特点，它可能是应对直流微电网在受拒绝服务（DoS）攻击下有效解决通信负担和高频或时变频率拒绝服务（DoS）攻击的一种解决方案。到目前为止，在直流微电网受拒绝服务（DoS）攻击下实现直流电压恢复和适当电流共享的策略尚未得到研究。为保证直流微电网在拒绝服务（DoS）攻击下的电压恢复和均流，本发明提出了一种基于分布式边沿事件触发控制的应对方法即一种分布式能源协同控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式能源协同控制方法，所提出的触发机制采用全分布式方式构建，该机制仅利用基于邻域信息的分布式发电机单元之间的相对电压差；通过采用所提出的事件触发控制策略，相比传统基于邻居的事件触发控制大大减少了通信负担。
本发明采用的技术方案如下：一种分布式能源协同控制方法，是全分布式基于边沿的事件触发控制器策略，实现直流微电网系统拒绝服务攻击下的直流电压恢复和均流，事件触发控制器表达式为：
Figure 602184DEST_PATH_IMAGE001
（5）
式中，ui表示i节点分布式发电机DG的补偿电压信号，K I是积分器系数，
Figure 847221DEST_PATH_IMAGE002
是i节点 的ev的控制权重系数，
Figure 207052DEST_PATH_IMAGE003
代表i节点的牵制系数，
Figure 415310DEST_PATH_IMAGE004
是i节点的eu的控制权重系数；
e v 表示直流微电网母线电压误差，
Figure 557579DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 957205DEST_PATH_IMAGE006
代表输出电压的参考值，Vb 代表直流母线电压；
e u 表示直流微电网的不同节点与其邻居节点的补偿信号误差，
Figure 568446DEST_PATH_IMAGE007
，N i 代表分布式发电机DG的邻居集合，uj表示j节点分布式发电机 DG的补偿电压信号。
进一步的，直流微电网系统的母线电压控制范围表示为：
（1）在直流微电网系统稳态时，直流微电网系统母线电压恢复到参考电压值，即
Figure 95242DEST_PATH_IMAGE008
；
（2）在直流微电网系统稳态时，不同分布式发电机的二次补偿电压信号要达到一 致，即
Figure 78635DEST_PATH_IMAGE009
。
进一步的，抵御遭受拒绝服务攻击下基于边沿的事件触发控制器策略，以边沿（Ei，Ej）作为节点i分布式发电机和节点j分布式发电机之间的信息交换通道为触发条件，边沿（Ei，Ej）的触发时刻表达为：
Figure 134316DEST_PATH_IMAGE010
（7）
其中，
Figure 967274DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 766602DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 601572DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 359312DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure 413987DEST_PATH_IMAGE015
代表 i节点分布式 发电机和j节点分布式发电机之间的K+1触发时刻，
Figure 485848DEST_PATH_IMAGE016
代表 i节点分布式发电机和j节点分 布式发电机之间的K触发时刻，t代表时间，Tij代表i节点分布式发电机到j节点分布式发电 机的辅助变量，Tji代表j节点分布式发电机到i节点分布式发电机的辅助变量，
Figure 721132DEST_PATH_IMAGE017
代表i 节点分布式发电机到j节点分布式发电机的触发机制的辅助参数，
Figure 853036DEST_PATH_IMAGE018
代表j节点分布式 发电机到i节点分布式发电机的触发机制的辅助参数，
Figure 395006DEST_PATH_IMAGE019
表示在t时间直流微电网的i 节点与其邻居节点的补偿信号误差，
Figure 536138DEST_PATH_IMAGE020
表示在t时间直流微电网的j节点与其邻居节点 的补偿信号误差；
从公式（7）得到，边沿（Ei，Ej）既被i节点的分布式发电机DG触发，也被j节点的分布式发电机DG触发，触发条件主要取决于i节点的分布式发电机DG更快满足或是j节点的分布式发电机DG更快满足；
引入辅助参数包括
Figure 345700DEST_PATH_IMAGE021
和T ji 到触发条件的机制判断中，
Figure 461554DEST_PATH_IMAGE022
定义为：
Figure 740089DEST_PATH_IMAGE023
（8）
Figure 733846DEST_PATH_IMAGE024
（9）
式中，e ij (t)为i节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号 误差积累值，e ji (t)为j节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误 差积累值；
Figure 899379DEST_PATH_IMAGE025
表述为零阶保持器对通信线路（E i ，E j ）上的补偿信号事件触发时的值；ni表 示i节点分布式发电机DG的邻居数量，nj表示j节点分布式发电机DG的邻居数量；T ij 和T ji 定 义式为：
Figure 169824DEST_PATH_IMAGE026
（10）
式中，
Figure 919343DEST_PATH_IMAGE027
是触发观测器的实际参数，触发观测器的实际参数范围 在0到1之间；直流微电网系统的平均触发间隔时间会随触发观测器的实际参数
Figure 402277DEST_PATH_IMAGE028
的增加而 增加，同时平均触发时间间隔，在触发观测器的实际参数a从0到0.5变化时随触发观测器的 实际参数a的增加变长，在触发观测器的实际参数a从0.5到1变化时随触发观测器的实际参 数a的增加变短。
进一步的，对所提出的基于边沿的事件触发控制器策略通过李雅普诺夫稳定性理论分析稳定性，具体为：
李雅普诺夫函数表述为：
Figure 687896DEST_PATH_IMAGE029
（11）
式中，
Figure 863662DEST_PATH_IMAGE030
，表示包含所有函数
Figure 103407DEST_PATH_IMAGE031
的列向量，
Figure 390032DEST_PATH_IMAGE032
，表示包含辅助函数e ij (t)的列向量，
Figure 264578DEST_PATH_IMAGE033
，表示包含辅助函数
Figure 876825DEST_PATH_IMAGE034
的列向量；N代表整个微电网系统所 有分布式发电机的数量，M是通信线路的数量；在完全连通的直流微电网系统中，满足N=M；
在式（11）中，有
Figure 600936DEST_PATH_IMAGE035
（12）
Figure 691252DEST_PATH_IMAGE036
（13）
式中，
Figure 685884DEST_PATH_IMAGE037
为边沿集合，
Figure 937874DEST_PATH_IMAGE038
表示为i节点分布式发电机DG当前时刻与上一次 触发时刻的二次控制电压补偿值的动态量与稳态量的偏差，e ij (t)为i节点分布式发电机DG 当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积累值，e ji (t)为j节点分布式发电机DG当 前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积累值，
Figure 152211DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 780638DEST_PATH_IMAGE040
为辅助函数；
通过证明后得到：式（11）的李雅普诺夫函数满足
Figure 895356DEST_PATH_IMAGE041
，应用边沿事件触 发控制器的直流微电网满足渐进稳定控制目标。
本发明的有益效果是：（1）提出基于边沿的事件触发控制策略，实现直流微电网拒绝服务攻击下的直流电压恢复和均流，所提出的触发机制采用全分布式方式构建，该机制仅利用基于邻域信息的分布式发电机单元之间的相对电压差。最后，通过采用所提出的事件触发控制策略，相比传统基于邻居的事件触发控制大大减少了通信负担；（2）通过李雅普诺夫理论证明了直流微电网系统的稳定性，验证了所提出的基于边沿的事件检测器能够保证直流微电网在拒绝服务攻击下的渐近稳定性。（3）通过实验研究，将提出的基于边沿的事件触发控制方法应用于直流微电网，验证实现拒绝服务攻击下的电压恢复和均流是切实可行的。
附图说明
图1为本发明的双节点直流微电网模型示意图。
图2为本发明的基于分布式边沿事件触发控制器策略流程图。
图3为本发明的边沿事件触发机制示意图。
图4为本发明的实验案例的拒绝服务攻击示意图。
具体实施方式
本发明是这样来工作和实施的，首先提出直流微电网的物理模型和网络模型，其次描述基于边沿的事件触发控制方法，再次通过李雅普诺夫稳定性理论分析了所提出的事件触发控制策略的稳定性，最后通过实验案例研究验证了所提出的基于边缘的事件触发控制方法的有效性。
本发明关于提出直流微电网的物理模型和网络模型。
双节点直流微电网模型如图1所示，直流母线电压和输出电流的关系式为
Figure 318247DEST_PATH_IMAGE042
（1）
其中下垂系数通常远大于线路阻抗，推导出下列关系式：
Figure 16950DEST_PATH_IMAGE043
（2）
式中，Vb表示为直流母线电压，V*代表输出电压的参考值，
Figure 996539DEST_PATH_IMAGE044
代表i节点下垂系数即 虚拟电阻，Ii表示i节点分布式发电机DG的输出电流，ri代表线路阻抗，Ij表示j节点分布式 发电机DG的输出电流，i、j代表所有分布式发电机DG单元集合中的任意两个节点分布式发 电机，N表示个数；根据式（4），当正确选择下垂系数时，每个换流器的输出电流按比例分配。
直流微电网的网络模型，直流微电网采用分布式控制，通常被认为是耦合的信息物理微电网系统，容易受到拒绝服务攻击的影响。通常，为了简化拒绝服务攻击的建模，会考虑两个具有代表性的拒绝服务特征，即频率和总体攻击时间；针对拒绝服务攻击的现象进行建模 D(t)表示间歇性拒绝服务攻击信号：
Figure 949451DEST_PATH_IMAGE045
（3）
式中，L n 表示拒绝服务攻击间隔，此阶段各分布式发电机间允许进行信息交流，H n 表示拒绝服务攻击持续时间，即通信线路被切断。
本发明关于描述基于边沿的事件触发控制方法即一种分布式能源协同控制方法。
直流微电网在初级控制层中，它包括内环电流控制、外环电压控制和用于均流的I-V下垂控制。对于电流控制回路和电压控制回路，初级控制的带宽是相当大的，目的在于实现快速动态响应。相反，二次控制主要用于电压恢复，只需要较窄的带宽即可实现此功能，这意味着这两个控制层可以被认为是解耦的。
下垂控制会导致母线电压偏离参考值。为了限制这种偏差，在式(1)中的下垂控制 中添加了一个辅助控制补偿电压信号
Figure 314881DEST_PATH_IMAGE046
，补偿后的电压电流关系为
Figure 986033DEST_PATH_IMAGE047
（4）
其中，为了确保电压补偿后的电流分配比例仍满足公式（2）不变，从式（4）达到新 加入的补偿电压信号在系统达到稳态时，需要满足
Figure 238154DEST_PATH_IMAGE048
。
式中，ui表示i节点分布式发电机DG的补偿电压信号，uj表示j节点分布式发电机DG的补偿电压信号。
基于上述分析，基于边沿的事件触发控制器，其表达式为：
Figure 45573DEST_PATH_IMAGE049
（5）
式中，ui表示i节点分布式发电机DG的补偿电压信号，K I是积分器系数，
Figure 590693DEST_PATH_IMAGE050
是i节点 的ev的控制权重系数，
Figure 749142DEST_PATH_IMAGE051
代表i节点的牵制系数，
Figure 273795DEST_PATH_IMAGE004
是i节点的eu的控制权重系数；
e v 表示直流微电网母线电压误差，
Figure 719077DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 920251DEST_PATH_IMAGE006
代表输出电压的参考值，Vb 代表直流母线电压；
e u 表示直流微电网的不同节点与其邻居节点的补偿信号误差，
Figure 316728DEST_PATH_IMAGE007
，N i 代表分布式发电机DG的邻居集合，u i 表示i节点分布式 发电机DG的补偿电压信号，u j 表示j节点分布式发电机DG的补偿电压信号。
直流微电网的母线电压控制范围表示为：
（1）在直流微电网系统稳态时，直流微电网母线电压恢复到参考电压值，即
Figure 894340DEST_PATH_IMAGE052
；
（2）在直流微电网系统稳态时，不同分布式发电机的二次补偿电压信号要达到一 致，即
Figure 925619DEST_PATH_IMAGE053
。
本发明提出了基于边沿的事件触发控制器，总体控制方案如图2所示,图2中I L 为直流微电网母线电流，VDG为分布式发电机电压，IDG为分布式发电机电流，Iref为直流微电网额定电流,Vref为直流微电网额定电压。以边沿（Ei，Ej）作为i节点分布式发电机和j节点分布式发电机之间的信息交换通道的触发条件为例，下面介绍基于边沿的事件触发控制器的原理。
定义变量
Figure 563274DEST_PATH_IMAGE054
（6）
式中，
Figure 447047DEST_PATH_IMAGE055
代表当前触发时刻通信线路边沿（Ei，Ej）上的补偿信号的差值，且满 足
Figure 562771DEST_PATH_IMAGE056
，（Ei，Ej）代表节点i分布式发电机和节点j分布式发电机之间的 信息交换通道，零阶保持器对事件触发时的值进行采样，持有到下一个事件触发，即
Figure 982644DEST_PATH_IMAGE057
；
定义开始时刻为系统第0次触发，
Figure 791200DEST_PATH_IMAGE058
，抵御遭受拒绝服务攻击下基于边沿的 事件触发控制器策略，以边沿（Ei，Ej）作为节点i分布式发电机和节点j分布式发电机之间的 信息交换通道为触发条件，边沿（Ei，Ej）的触发时刻表达为：
Figure 631111DEST_PATH_IMAGE059
（7）
其中，
Figure 816105DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 821976DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 552166DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 659799DEST_PATH_IMAGE060
；
Figure 851746DEST_PATH_IMAGE015
代表 i节点 分布式发电机和j节点分布式发电机之间的K+1触发时刻，
Figure 980632DEST_PATH_IMAGE016
代表 i节点分布式发电机和j 节点分布式发电机之间的K触发时刻，t代表时间，Tij代表i节点分布式发电机到j节点分布 式发电机的辅助变量，Tji代表j节点分布式发电机到i节点分布式发电机的辅助变量，
Figure 147303DEST_PATH_IMAGE017
代表i节点分布式发电机到j节点分布式发电机的触发机制的辅助参数，
Figure 211073DEST_PATH_IMAGE018
代表 j节点分布式发电机到i节点分布式发电机的触发机制的辅助参数，
Figure 987137DEST_PATH_IMAGE019
表示在t时间直 流微电网的i节点与其邻居节点的补偿信号误差，
Figure 452754DEST_PATH_IMAGE061
表示在t时间直流微电网的j节点与 其邻居节点的补偿信号误差；
从公式（7）得到，边沿（Ei，Ej）既被i节点的分布式发电机DG触发，也被j节点的分布 式发电机DG触发，触发条件主要取决于i节点的分布式发电机DG更快满足或是j节点的分布 式发电机DG更快满足；以此同时，在同一个节点的两个判断条件
Figure 524746DEST_PATH_IMAGE062
和
Figure 341392DEST_PATH_IMAGE063
需要都满足时，该节点才会提出交流意愿。图3为边沿事件触发示意图。图中
Figure 670216DEST_PATH_IMAGE064
代表当前触发时刻，满足触发判定条件后，下一个触发时刻
Figure 255918DEST_PATH_IMAGE065
才会到来。
为了确保将所提出的事件触发机制应用到直流微电网系统时系统的稳定性不遭 到破坏，引入辅助参数包括
Figure 498812DEST_PATH_IMAGE066
和T ji 到触发条件的机制判断中，这些辅 助参数的表达式选取参考李雅普诺夫函数的选取，
Figure 537175DEST_PATH_IMAGE067
定义为：
Figure 389462DEST_PATH_IMAGE023
（8）
Figure 95250DEST_PATH_IMAGE068
（9）
式中，e ij (t)为i节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号 误差积累值，e ji (t)为j节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误 差积累值；
Figure 243466DEST_PATH_IMAGE025
表述为零阶保持器对通信线路（E i ，E j ）上的补偿信号事件触发时的值；ni表 示i节点分布式发电机DG的邻居数量，nj表示j节点分布式发电机DG的邻居数量；T ij 和T ji 定 义式为：
Figure 34705DEST_PATH_IMAGE069
（10）
式中，
Figure 428033DEST_PATH_IMAGE027
是触发观测器的实际参数，触发观测器的实际参数范围 在0到1之间；直流微电网系统的平均触发间隔时间会随触发观测器的实际参数
Figure 988327DEST_PATH_IMAGE028
的增加而 增加，同时平均触发时间间隔，在触发观测器的实际参数a从0到0.5变化时随触发观测器的 实际参数a的增加变长，在触发观测器的实际参数a从0.5到1变化时随触发观测器的实际参 数a的增加变短。由于公式（10）提到的时间常数的存在，控制器可以有效的避免芝诺行为的 发生。
将上述采样触发机制应用到基事件触发控制的分布式控制器中，由于该采样机制 具有非周期性和异步性的特点，其可以消除拒绝服务攻击对系统网络造成的破坏。换言之， 条件
Figure 307444DEST_PATH_IMAGE070
和
Figure 585979DEST_PATH_IMAGE071
由分布式发电机的控制器在网络攻击间隔区间检查。如果 满足触发条件，数据信息可以在分布式发电机单元与其邻居之一之间即时交换。
本发明关于通过李雅普诺夫稳定性理论分析了所提出的事件触发控制策略的稳定性。
对所提出的基于边沿的事件触发控制器策略通过李雅普诺夫稳定性理论分析稳定性，具体为：
李雅普诺夫函数表述为：
Figure 514490DEST_PATH_IMAGE072
（11）
式中，
Figure 929290DEST_PATH_IMAGE030
，表示包含所有函数
Figure 684888DEST_PATH_IMAGE031
的列向量，
Figure 716298DEST_PATH_IMAGE073
，表示包含辅助函数e ij (t)的列向量，
Figure 717008DEST_PATH_IMAGE074
，表示包含辅助函数
Figure 2627DEST_PATH_IMAGE034
的列向量；N代表整个微电网系统所有 分布式发电机的数量，M是通信线路的数量；在完全连通的直流微电网系统中，满足N=M；
在式（11）中，有
Figure 912814DEST_PATH_IMAGE075
（12）
Figure 415209DEST_PATH_IMAGE036
（13）
式中，
Figure 232992DEST_PATH_IMAGE037
为边沿集合，
Figure 638697DEST_PATH_IMAGE038
表示为i节点分布式发电机DG当前时刻与上一 次触发时刻的二次控制电压补偿值的动态量与稳态量的偏差，e ij (t)为i节点分布式发电机 DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积累值，e ji (t)为j节点分布式发电机DG 当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积累值，
Figure 237562DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 446826DEST_PATH_IMAGE040
为辅助函数；
通过证明后得到：式（11）的李雅普诺夫函数满足
Figure 271563DEST_PATH_IMAGE041
，应用边沿事件触 发控制器的直流微电网满足渐进稳定控制目标。
本发明关于通过实验案例研究验证了所提出的基于边缘的事件触发控制方法的有效性。
为了验证所提出的基于分布式边沿事件触发控制策略的可行性，直流微电网系统的每个分布式发电机单元都包含一个Danfoss FC302变流器。网络层的控制系统也由dSPACE 1202建立。在实验测试中，拒绝服务攻击设置为每0.01s发起一次攻击，每次攻击的持续时间为0.007s，如图4所示，拒绝服务攻击存在于整个案例测试中，下面通过案例验证所提出的直流微电网控制方法在拒绝服务攻击下的可行性。
A.拒绝服务攻击下电压恢复和电流分配实验结果，验证了在负载变化和持续拒绝服务攻击的情况下所提出的控制方法的可行性。
接5Ω电阻负载到直流总线，在二次控制器未激活的情况下，第一阶段的直流母线 电压Vb仅为 44.21V，这是由于受线路阻抗和下垂系数因素的影响。在t1时刻，二次控制被激 活，可以观察到二次补偿被添加到一次控制器。直流母线电压Vb在不受拒绝服务攻击影响 的情况下恢复到稳态值
Figure 266195DEST_PATH_IMAGE076
= 48V。当在t2时刻将一个额外的5Ω电阻负载连接到系统时，Vb 立即下降到42.96V，然后在3s后恢复到参考值。此外，三台分布式发电机的输出电流分别为 阶段1的2.25A、2.68A、3.50A和阶段2的4.96A、5.98A、7.65A，与理论均流比相对应。
B.接入时变恒功率负载实验结果，将直流微电网系统中加入了恒功率负载。
5Ω电阻负载和100W的恒功率负载并联解到直流总线。下垂控制器在第一阶段工作，然后在时刻t1激活二次辅助控制器。在t2时，恒功率负载的恒定功率从100W增加到200W。这时直流母线电压Vb在短暂下降后回到参考值48V，并在阶段3达到稳定状态。可以得出结论，应用设计的采样触发机制，恒功率负载的加入不会影响直流微电网系统的电压恢复和均流。
C.高频拒绝服务攻击下直流微电网输出电压电流实验结果，在案例B的基础上增加了拒绝服务攻击的频率，将原来的拒绝服务攻击形式改为每0.001s攻击一次，每次攻击的持续时间为0.0005s。当系统遭受这种高频拒绝服务攻击时，如果应用传统基于邻居的事件触发控制，直流母线电压恢复和恰当的电流分配通常是一项具有挑战性的任务。而本发明提出的基于边沿的事件触发控制可以保证直流微电网系统在这种高频拒绝服务攻击下的稳定运行。当微电网遭受高频拒绝服务,攻击时，在t1时刻激活二次控制后，电压恢复到稳态值的动态响应时间为5s。实验表明，高频拒绝服务攻击不影响控制性能。
在本发明中，通过提出一种基于分布式边沿的采样和触发机制，所提出的控制策略可以实现直流微电网在拒绝服务攻击下的电压恢复和适当的均流。这种新型的触发机制不仅可以减轻通信负担，而且由于其异步性和非周期性触发特性，还可以有效抵抗对微电网的低频/高频拒绝服务攻击。且通过应用所提出的控制策略，触发次数大大减少。此外，所提出的直流微电网控制方法的稳定性已通过李雅普诺夫函数得到证明。最后，通过多个实验结果验证了所提出的基于边沿的事件触发控制策略在拒绝服务攻击下的可行性。

Claims (4)

1.一种分布式能源协同控制方法，其特征是，全分布式基于边沿的事件触发控制器策略，实现直流微电网系统拒绝服务攻击下的直流电压恢复和均流，事件触发控制器表达式为：
Figure 823879DEST_PATH_IMAGE001
（5）
式中，ui表示i节点分布式发电机DG的补偿电压信号，K I是积分器系数，
Figure 582757DEST_PATH_IMAGE002
是i节点的ev的 控制权重系数，
Figure 994540DEST_PATH_IMAGE003
代表i节点的牵制系数，
Figure 578099DEST_PATH_IMAGE004
是i节点的eu的控制权重系数；
e v 表示直流微电网母线电压误差，
Figure 797728DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 496431DEST_PATH_IMAGE006
代表输出电压的参考值，Vb代表 直流母线电压；
e u 表示直流微电网的不同节点与其邻居节点的补偿信号误差，
Figure 662970DEST_PATH_IMAGE007
，N i 代表分布式发电机DG的邻居集合，uj表示j节点分布式发 电机DG的补偿电压信号。
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源协同控制方法，其特征是，直流微电网系统的母线电压控制范围表示为：
在直流微电网系统稳态时，直流微电网系统母线电压恢复到参考电压值，即
Figure 428932DEST_PATH_IMAGE008
；
在直流微电网系统稳态时，不同分布式发电机的二次补偿电压信号要达到一致，即
Figure 491566DEST_PATH_IMAGE009
。
3.根据权利要求1所述的一种分布式能源协同控制方法，其特征是，抵御遭受拒绝服务攻击下基于边沿的事件触发控制器策略，以边沿（Ei，Ej）作为节点i分布式发电机和节点j分布式发电机之间的信息交换通道为触发条件，边沿（Ei，Ej）的触发时刻表达为：
Figure 414916DEST_PATH_IMAGE010
（7）
其中，
Figure 650725DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 740035DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 550734DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 443604DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure 702678DEST_PATH_IMAGE015
代表 i节点分布式发电 机和j节点分布式发电机之间的K+1触发时刻，
Figure 895762DEST_PATH_IMAGE016
代表 i节点分布式发电机和j节点分布式 发电机之间的K触发时刻，t代表时间，Tij代表i节点分布式发电机到j节点分布式发电机的 辅助变量，Tji代表j节点分布式发电机到i节点分布式发电机的辅助变量，
Figure 349133DEST_PATH_IMAGE017
代表i节点 分布式发电机到j节点分布式发电机的触发机制的辅助参数，
Figure 994878DEST_PATH_IMAGE018
代表j节点分布式发电 机到i节点分布式发电机的触发机制的辅助参数，
Figure 57643DEST_PATH_IMAGE019
表示在t时间直流微电网的i节点 与其邻居节点的补偿信号误差，
Figure 901972DEST_PATH_IMAGE020
表示在t时间直流微电网的j节点与其邻居节点的补 偿信号误差；
从公式（7）得到，边沿（Ei，Ej）既被i节点的分布式发电机DG触发，也被j节点的分布式发电机DG触发，触发条件主要取决于i节点的分布式发电机DG更快满足或是j节点的分布式发电机DG更快满足；
引入辅助参数包括
Figure 726577DEST_PATH_IMAGE021
和T ji 到触发条件的机制判断中，
Figure 656356DEST_PATH_IMAGE022
定 义为：
Figure 726074DEST_PATH_IMAGE023
（8）
Figure 159329DEST_PATH_IMAGE024
（9）
式中，e ij (t)为i节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差 积累值，e ji (t)为j节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积 累值；
Figure 309881DEST_PATH_IMAGE025
表述为零阶保持器对通信线路（E i ，E j ）上的补偿信号事件触发时的值；ni表示i 节点分布式发电机DG的邻居数量，nj表示j节点分布式发电机DG的邻居数量；T ij 和T ji 定义式 为：
Figure 415371DEST_PATH_IMAGE026
（10）
式中，
Figure 865944DEST_PATH_IMAGE027
是触发观测器的实际参数，触发观测器的实际参数范围在0 到1之间；直流微电网系统的平均触发间隔时间会随触发观测器的实际参数
Figure 668553DEST_PATH_IMAGE028
的增加而增 加，同时平均触发时间间隔，在触发观测器的实际参数a从0到0.5变化时随触发观测器的实 际参数a的增加变长，在触发观测器的实际参数a从0.5到1变化时随触发观测器的实际参数a的增加变短。
4.根据权利要求1所述的一种分布式能源协同控制方法，其特征是，对所提出的基于边沿的事件触发控制器策略通过李雅普诺夫稳定性理论分析稳定性，具体为：
李雅普诺夫函数表述为：
Figure 585693DEST_PATH_IMAGE029
（11）
式中，
Figure 240796DEST_PATH_IMAGE030
，表示包含所有函数
Figure 950520DEST_PATH_IMAGE031
的列向量，
Figure 296050DEST_PATH_IMAGE032
，表示包含辅助函数e ij (t)的列向量，
Figure 197142DEST_PATH_IMAGE033
，表示包含辅助函数
Figure 323229DEST_PATH_IMAGE034
的列向量；N代表整个微电网系统所 有分布式发电机的数量，M是通信线路的数量；在完全连通的直流微电网系统中，满足N=M；
在式（11）中，有
Figure 568135DEST_PATH_IMAGE035
（12）
Figure 299330DEST_PATH_IMAGE036
（13）
式中，
Figure 371323DEST_PATH_IMAGE037
为边沿集合，
Figure 656811DEST_PATH_IMAGE038
表示为i节点分布式发电机DG当前时刻与上一次触 发时刻的二次控制电压补偿值的动态量与稳态量的偏差，e ij (t)为i节点分布式发电机DG当 前时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积累值，e ji (t)为j节点分布式发电机DG当前 时刻与上一次触发时刻的二次补偿信号误差积累值，
Figure 770653DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 841509DEST_PATH_IMAGE040
为辅助函数；
通过证明后得到：式（11）的李雅普诺夫函数满足
Figure 68091DEST_PATH_IMAGE041
，应用边沿事件触发控 制器的直流微电网满足渐进稳定控制目标。
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