一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法技术

一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法，其包括：步骤一、获取直流微电网的系统参数；步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型和Razumikhin稳定性理论，根据系统参数计算直流微电网的控制参数的可行域，其中，控制参数包括预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数和电流积分参数。相较于将传输延时处理为一阶惯性环节的分析方法，本方法更切合实际，其能够为系统的稳定运行提供一个更宽的时滞范围，使控制器的运行更加安全可靠。

A method for determining the feasible region of control parameters for stabilized DC microgrid

A method, determine the stability of DC micro grid control parameters of the feasible region includes a step to obtain the parameters of the system of DC micro grid; step two, based on the preset DC micro grid distributed control model and Razumikhin stability theory, calculation of the feasible region, the DC microgrid control parameters according to system parameters which control the parameters include preset DC micro grid control voltage integral parameters and current integral parameters in the model. Compared to the transmission delay processing analysis method for the first-order inertia link, this method is more practical, which can provide a wide range of time delay for the stable operation of the system, make the controller more safe and reliable operation.

【技术实现步骤摘要】
一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法
本专利技术涉及微电网
，具体地说，涉及一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法。
技术介绍
微电网是相对传统大电网的一个概念，它是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。由于直流负载不断增多，并且在直流微电网中无需考虑分布式电源之间的同步问题，并且能够提供更好的电能质量和具有更高的效率，因此近年来直流微电网成为研究的热点并得到的迅速的发展。微电网的稳定性也就是电压与频率的稳定性以及供电的持续性。现代工业尤其是精密仪器等生产对电力的稳定性要求极高。保证微电网的稳定性既能够给用户提供高质量的电能，又能够减少对大电网的依赖。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法，所述方法包括：步骤一、获取直流微电网的系统参数；步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型和Razumikhin稳定性理论，根据所述系统参数计算所述直流微电网的控制参数的可行域，其中，所述控制参数包括所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数和电流积分参数。根据本专利技术的一个实施例，所述系统参数包括：电压参考值、第一微源侧的线路阻抗值、第二微源侧的线路阻抗值、负载阻抗值、第一微源和第二微源的输出电流均分比例；所述预设直流微电网分布式控制模型为：其中，v1_ref和v2_ref分别表示第一微源和第二微源的参考输出电压，i1(t-τ)表示第一延时电流，i2(t-τ)表示第二延时电流，v1和v2分别表示第一微源和第二微源的输出电压，和分别表示第一微源和第二微源的初始电压，i1和i2分别表示第一微源和第二微源的输出电流，和分别表达第一电压均值和第二电压均值，pv1和mv1分别表示与第一微源对应的电压比例参数和电压积分参数，pv2和mv2分别表示与第二微源对应的电压比例参数和电压积分参数，pi1和mi1分别表示与第一微源对应的电流比例参数和电流积分参数，pi2和mi2分别表示与第二微源对应的电流比例参数和电流积分参数，vref表示参考电压，k1和k2分别表示第一微源和第二微源的输出电流均分比例。根据本专利技术的一个实施例，根据如下表达式计算第一电压均值和第二电压均值其中，v1(t-τ)表示第一延时电压，v2(t-τ)表示第二延时电压，v1和v2分别表示第一微源和第二微源的输出电压。根据本专利技术的一个实施例，根据所述系统参数计算所述控制参数的可行域的步骤包括：步骤a、根据所述预设直流微电网分布式控制模型，生成对应的时滞系统模型；步骤b、基于Razumikhin稳定性理论，构建所述时滞系统模型具有一致稳定的平凡解的条件方程式；步骤c、根据所述系统参数和条件方程式，计算所述控制参数的可行域。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤a中，将所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压比例参数和电压积分参数的取值为0。根据本专利技术的一个实施例，所述时滞系统模型为：根据本专利技术的一个实施例，所述条件方程式为：其中，Rline1表达表示第一微源与公共负载之间的线路阻抗，Rline2表达表示第二微源与公共负载之间的线路阻抗，Rload表示公共负载。本专利技术所提供的方法利用一种分布式控制策略实现了系统的电压恢复和功率均分，并分析了信息传输延时对系统稳定性的影响，结合Razumikhin稳定性理论，通过构造正定的径向无界Lyapunov函数，提出了该系统的全时滞稳定性判定标准，进而推导出相关参数的可行域。研究表明本方法所得到的全时滞稳定化控制参数的可行域能保证系统在最大延时情况下的稳定运行，在负载发生变动的情况下也能达到精确的电流均分和较好的电压恢复效果。此外，该方法还适用于微源间延时不同的系统和时变时滞系统。同时，相较于将传输延时处理为一阶惯性环节的分析方法，本文基于时滞系统的分析方法更切合实际，为系统的稳定运行提供了一个更宽的时滞范围，使控制器的运行更加安全可靠。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是根据本专利技术一个实施例的直流微电网物理模型的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的直流微电网分布式控制系统的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的直流微电网分布式控制系统的部分结构的具体电路示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的直流微电网稳定性确定方法的实现流程图；图5是根据本专利技术一个实施例的控制参数的可行域示意图；图6和图7是根据本专利技术一个实施例的仿真结果示意图；图8和图9是根据本专利技术一个实施例的仿真结果示意图；图10和图11是根据本专利技术一个实施例的仿真结果示意图；图12和图13是根据本专利技术一个实施例的仿真结果示意图；图14和图15是根据本专利技术一个实施例的仿真结果示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。具有通信的分布式微电网在电压电流的控制方面具有一定的优势，然而由于分布式控制需要借助通信来实现，因此通信延时对微电网的系统稳定性的影响也是不可忽略的。在基于包含了Ethernet、Internet、WiMax以及WiFi等各种各样的通信设施的微电网供电系统中，信息在传输中必定会存在延时。即使是很小的延时(例如25ms)也可能使得未考虑延时的系统中性能良好的控制器失效，从而影响系统的稳定性。当然，除了传输延时，通信系统的采样率也会对系统性能产生影响。但是，对于微电网中控制信号少于100bytes的数据量，通信系统采样率的影响可以忽略。因此，本专利技术的延时主要指系统中的传输延时。由于延时是在微电网供电系统的通信设施中固有存在的，因此在设计控制器时考虑延时对系统稳定性的影响是至关重要的。现有技术中，部分研究人员基于频率控制的交流微电网中延时对系统稳定性的影响，提出了一种增益调度法来提供系统控制器对延时的鲁棒性。然而这种方法并没有分析时变延时对系统稳定性的影响。部分研究人员提出了一种利用Halanay不等式设计的基于非线性的多智能体一致性控制方法，但该方法具有较大的局限性，其只能用于每一个智能体延时都相同的情况。由此可以看出，现有技术中尚未存在对基于分布式控制的直流微电网中时滞对系统稳定性的影响的研究分析。针对现有技术中所存在的上述问题，本实施例提供了一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法以及一种基于上述控制参数可行域确定直流微电网稳定性的方法。不失一般性，现有的直流微电网物理模型可以简化为如图1所示。其中，该直流微电网供电系统包括两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、获取直流微电网的系统参数；步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型和Razumikhin稳定性理论，根据所述系统参数计算所述直流微电网的控制参数的可行域，其中，所述控制参数包括所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数和电流积分参数。

【技术特征摘要】
1.一种确定稳定化直流微电网的控制参数可行域的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、获取直流微电网的系统参数；步骤二、基于预设直流微电网分布式控制模型和Razumikhin稳定性理论，根据所述系统参数计算所述直流微电网的控制参数的可行域，其中，所述控制参数包括所述预设直流微电网分布式控制模型中的电压积分参数和电流积分参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统参数包括：电压参考值、第一微源侧的线路阻抗值、第二微源侧的线路阻抗值、负载阻抗值、第一微源和第二微源的输出电流均分比例；所述预设直流微电网分布式控制模型为：其中，v1_ref和v2_ref分别表示第一微源和第二微源的参考输出电压，i1(t-τ)表示第一延时电流，i2(t-τ)表示第二延时电流，v1和v2分别表示第一微源和第二微源的输出电压，和分别表示第一微源和第二微源的初始电压，i1和i2分别表示第一微源和第二微源的输出电流，和分别表达第一电压均值和第二电压均值，pv1和mv1分别表示与第一微源对应的电压比例参数和电压积分参数，pv2和mv2分别表示与第二微源对应的电压比例参数和电压积分参数，pi1和mi1分别表示与第一微源对应的电流比例参数和电流积分参数，pi2和mi2分别表示与第二微源对应的电流比例参数和电流积分参数，vref表示参考电压，k1和k2分别表示第一微源和第二微源的输出电流均分比例。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算第一电压均值和第二电压均值

【专利技术属性】
技术研发人员：董密，聂雨雯，原文宾，杨建，韩华，孙尧，粟梅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43