CN116760040A - 一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法 - Google Patents

一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，S1：根据主动配电网局部的状态划分以及场景选取为条件建立主动配电网的局部多状态动态模型；S2：为提升系统的随机稳定性对应于各种局部状态，基于上述局部多状态动态模型设计适应其随机变化的局部多动态反馈控制器；S3：将局部多状态动态反馈控制器转化为LMI问题，采用采用线性矩阵不等式方法进行描述，且通过LMI工具箱求解得到最优状态反馈控制律；本发明根据建立的主动配电网局部多状态动态模型，考虑采用基于马尔科夫随机理论的动态反馈控制策略，以有效提升系统在大扰动下的稳定性，同时提高对于局部随机多状态的鲁棒性。

Description

一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法
技术领域
本发明属于分布式电力系统技术领域，具体涉及一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法。
背景技术
近年来随着新能源的大力发展，屋顶光伏、智能家电、电动汽车和充电桩等分布式源荷储能源接入电网，对分布式能源调控提出了更高的要求。分布式能源具有关联复杂、容量小、位置分散等特点，可通过第三方聚合器或电网对其进行聚合调控，也可以通过内部和外部信息的交换实现自主调控。
而在分布式电源在配电网中并不知到其何时何地会发生随机的大扰动，而在电源局部的状态不稳定下，会导致整个系统的不稳定逐步发散乃至无穷大，因此无法确保大扰动下的系统的稳定性的可以得到控制。
为此，本发明提出了一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，包括以下步骤：
S1：根据主动配电网局部的状态划分以及场景选取为条件建立主动配电网的局部多状态动态模型；
S2：为提升系统的随机稳定性对应于各种局部状态，基于上述局部多状态动态模型设计适应其随机变化的局部多动态反馈控制器；
S3：将局部多状态动态反馈控制器转化为LMI问题，采用采用线性矩阵不等式方法进行描述，且通过LMI工具箱求解得到最优状态反馈控制律；
S4：通过最优状态反馈控制律，得到分布式电源局部状态的随机性，从而基于马尔科夫随机自适应切换规则保证配电网在偏离标准状态下的稳定性；
S5：设计配电系统有限时间稳定的抗扰控制器，进一步研究多个局部聚合抗扰控制器之间的参数协调优化和多控制目标优化，保证配电网在偏离标准状态下的有限时间稳定，实现主动配电网局部聚合抗扰控制。
优选的，所述的步骤S1中，将配电网的局部多状态动态模型，将其表达为动态系统：
其中，下标i表示第i个局部Si，xi(t)表示局部Si的状态，γi(t)表示互联不确定性输入，它描述了其他局部对Si的影响，ξi(t)表示局部不确定性输入，它描述了局部Si自身不确定性的影响，ωi(t)表示具有有限能量的外部干扰，zi(t)表示控制输出，ζi(t)表示局部不确定性输出，ηi,t表示局部的工作模态，其在有限的状态集合Μ＝{1,2,…,mi}中取值。
优选的，所述的步骤S2中，局部多动态反馈控制器表达式为：ui＝Ki(ηi,t)xi，且保证带入上述动态系统表达式后的任意状态下闭环局部均满足：
其中x0、η0分别表示局部Si的任意初始状态以及初始模态，若多个局部均满足上述不等式，则主动配电网一定是随机稳定的。
优选的，多个局部聚合抗扰控制器的协调优化，保证配电网在偏离标准状态下的有限时间稳定，如加快电压收敛速度、减小电压超调量。
优选的，所述配电系统有限时间稳定的抗扰控制器的具体设计方法为：确定性能指标参数，然后在有限时间进行二次性能指标约束，接着进行LMI约束求解，最后得出局部控制器的参数。
优选的，所述性能指标约束能够使整个指定时间区域内的局部状态不超过给定值，进而将状态轨线约束在一定界限内，提高局部动态响应性能。
优选的，所述的S5中，实现实现主动配电网局部聚合抗扰控制的具体操作为：通过多个局部聚合抗扰控制器的各自独立运算，在有限时间内将系统关键电气量，如母线电压等的状态轨线保持在预先给定的界限内，以抑制电气量超调，改善系统动态性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据建立的主动配电网局部多状态动态模型，考虑采用基于马尔科夫随机理论的动态反馈控制策略，以有效提升系统在大扰动下的稳定性，同时提高对于局部随机多状态的鲁棒性；本发明通过将配电系统状态的二次型约束在给定的区间内，使得当大扰动发生时，主动配电网电压等重要电气量始终能够维持在相应界限内，使得电压不会动态越限，维持较短时间尺度内电压的稳定。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，包括以下步骤：
S1：根据主动配电网局部的状态划分以及场景选取为条件建立主动配电网的局部多状态动态模型；
本实施例中，优选的，步骤S1中，将配电网的局部多状态动态模型，将其表达为动态系统：
其中，下标i表示第i个局部Si，xi(t)表示局部Si的状态，γi(t)表示互联不确定性输入，它描述了其他局部对Si的影响，ξi(t)表示局部不确定性输入，它描述了局部Si自身不确定性的影响，ωi(t)表示具有有限能量的外部干扰，zi(t)表示控制输出，ζi(t)表示局部不确定性输出，ηi,t表示局部的工作模态，其在有限的状态集合Μ＝{1,2,…,mi}中取值。
S2：为提升系统的随机稳定性对应于各种局部状态，基于上述局部多状态动态模型设计适应其随机变化的局部多动态反馈控制器；
本实施例中，优选的，步骤S2中，局部多动态反馈控制器表达式为：ui＝Ki(ηi,t)xi，且保证带入上述动态系统表达式后的任意状态下闭环局部均满足：
其中x0、η0分别表示局部Si的任意初始状态以及初始模态，若多个局部均满足上述不等式，则主动配电网一定是随机稳定的。
S3：将局部多状态动态反馈控制器转化为LMI问题，采用采用线性矩阵不等式方法进行描述，且通过LMI工具箱求解得到最优状态反馈控制律；
S4：通过最优状态反馈控制律，得到分布式电源局部状态的随机性，从而基于马尔科夫随机自适应切换规则保证配电网在偏离标准状态下的稳定性；
S5：设计配电系统有限时间稳定的抗扰控制器，进一步研究多个局部聚合抗扰控制器之间的参数协调优化和多控制目标优化，保证配电网在偏离标准状态下的有限时间稳定，实现主动配电网局部聚合抗扰控制；本实施例中，优选的，S5中，实现实现主动配电网局部聚合抗扰控制的具体操作为：通过多个局部聚合抗扰控制器的各自独立运算，在有限时间内将系统关键电气量，如母线电压等的状态轨线保持在预先给定的界限内，以抑制电气量超调，改善系统动态性能。
本实施例中，优选的，多个局部聚合抗扰控制器的协调优化，保证配电网在偏离标准状态下的有限时间稳定，如加快电压收敛速度、减小电压超调量。
本实施例中，优选的，配电系统有限时间稳定的抗扰控制器的具体设计方法为：确定性能指标参数，然后在有限时间进行二次性能指标约束，接着进行LMI约束求解，最后得出局部控制器的参数。
本实施例中，优选的，性能指标约束能够使整个指定时间区域内的局部状态不超过给定值，进而将状态轨线约束在一定界限内，提高局部动态响应性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据主动配电网局部的状态划分以及场景选取为条件建立主动配电网的局部多状态动态模型；
S2：为提升系统的随机稳定性对应于各种局部状态，基于上述局部多状态动态模型设计适应其随机变化的局部多动态反馈控制器；
S3：将局部多状态动态反馈控制器转化为LMI问题，采用采用线性矩阵不等式方法进行描述，且通过LMI工具箱求解得到最优状态反馈控制律；
S4：通过最优状态反馈控制律，得到分布式电源局部状态的随机性，从而基于马尔科夫随机自适应切换规则保证配电网在偏离标准状态下的稳定性；
S5：设计配电系统有限时间稳定的抗扰控制器，进一步研究多个局部聚合抗扰控制器之间的参数协调优化和多控制目标优化，保证配电网在偏离标准状态下的有限时间稳定，实现主动配电网局部聚合抗扰控制。
2.根据权利要求1所述的一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：所述的步骤S1中，将配电网的局部多状态动态模型，将其表达为动态系统：
其中，下标i表示第i个局部Si，xi(t)表示局部Si的状态，γi(t)表示互联不确定性输入，它描述了其他局部对Si的影响，ξi(t)表示局部不确定性输入，它描述了局部Si自身不确定性的影响，ωi(t)表示具有有限能量的外部干扰，zi(t)表示控制输出，ζi(t)表示局部不确定性输出，ηi,t表示局部的工作模态，其在有限的状态集合Μ＝{1,2,,mi}中取值。
3.根据权利要求2所述的一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：所述的步骤S2中，局部多动态反馈控制器表达式为：ui＝Ki(ηi,t)xi，且保证带入上述动态系统表达式后的任意状态下闭环局部均满足：
其中x0、η0分别表示局部Si的任意初始状态以及初始模态，若多个局部均满足上述不等式，则主动配电网一定是随机稳定的。
4.根据权利要求3所述的一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：多个局部聚合抗扰控制器的协调优化，保证配电网在偏离标准状态下的有限时间稳定，如加快电压收敛速度、减小电压超调量。
5.根据权利要求4所述的一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：所述配电系统有限时间稳定的抗扰控制器的具体设计方法为：确定性能指标参数，然后在有限时间进行二次性能指标约束，接着进行LMI约束求解，最后得出局部控制器的参数。
6.根据权利要求5所述的一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：所述性能指标约束能够使整个指定时间区域内的局部状态不超过给定值，进而将状态轨线约束在一定界限内，提高局部动态响应性能。
7.根据权利要求6所述的一种分布式电源局部聚合抗扰控制方法，其特征在于：所述的S5中，实现实现主动配电网局部聚合抗扰控制的具体操作为：通过多个局部聚合抗扰控制器的各自独立运算，在有限时间内将系统关键电气量，如母线电压等的状态轨线保持在预先给定的界限内，以抑制电气量超调，改善系统动态性能。
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