自适应下垂和一致性相结合的孤岛微电网的分层控制方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应下垂控制和一致性在孤岛微电网的分层控制方法，其内容包括：构建分层控制方案；构建本地层及改进本地层的控制方法；以改进下垂控制作为电压和角频率的一次控制；构建网络层及设计带有领航者并考虑数据通信过程中自适应丢包问题的一致性算法来完成对电压和角频率的二次控制；设计无功功率分配的控制方法；在微电网中，由于各线路阻抗的不同，使得各DER输出的无功功率，不能按照各自的额定容量比进行合理的分配；则通过一致性算法来控制各DER的输出电流比，以此来合理的分配无功功率；设置合理的实验场景验证所述分层控制方法的有效性。本发明专利技术提高了系统的可靠性，使系统的抗干扰能力显著提高。

【技术实现步骤摘要】
自适应下垂和一致性相结合的孤岛微电网的分层控制方法
本专利技术属于智能电网控制领域，涉及一种自适应下垂和一致性相结合的孤岛微电网的分层控制方法，具体指含有多个智能体的交流微电网分布式分层协调控制方法。
技术介绍
近年来，随着世界经济快速发展和人们生活水平的提高，全球对能源的需求水平急剧上升。分布式电源(DistributedEnergyResource，简称DER)的提出很好地解决了相关难题，也势必将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑。尽管分布式电源具有灵活性高、投资低和环境友好等一系列优点，但由于受自然环境条件的制约，DER也存在一些缺点。为了把DER整合到主电网中去，同时削弱其对电网的负面影响，微电网概念随之衍生出来。对于微电网系统来说，电压和角频率是两个重要的电能质量指标。微电网在实际运行中，必须采用可靠的控制方法来维持系统的电压和角频率稳定在额定值附近，因此二次控制被广泛应用于微电网系统中。与此同时，功率均分问题也是诸多学者研究的重要方向。传统的二次控制采用基于中央控制器的集中式控制结构，需要收集每个DER的全部信息，然后向每个DER发送控制指令。因而导致通信网络复杂，通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应下垂控制和一致性在孤岛微电网的分层控制方法，其特征在于：该方法内容包括如下步骤：步骤1：基于带有虚拟领航者并考虑信息丢包问题的一致性理论，构建分层控制方案；基于带有虚拟领航者并考虑信息丢包问题的一致性理论，对于每个DER分为本地层和网络层进行控制；在本地层中，每个DER可以利用本地的信息再结合下垂控制方法来输出电压和角频率信息；本地控制只需要自身的相关信息而不需要其它DER的信息，下垂控制为有差调节，需要网络层和本地层共同来消除系统误差；在网络层中，每一个DER都可视为一个智能体，都具有通信和计算两个功能；即每一个DER不仅能利用本地信息还能与相连的DER交换信息从而得到其他DER的...

【技术特征摘要】
1.一种自适应下垂控制和一致性在孤岛微电网的分层控制方法，其特征在于：该方法内容包括如下步骤：步骤1：基于带有虚拟领航者并考虑信息丢包问题的一致性理论，构建分层控制方案；基于带有虚拟领航者并考虑信息丢包问题的一致性理论，对于每个DER分为本地层和网络层进行控制；在本地层中，每个DER可以利用本地的信息再结合下垂控制方法来输出电压和角频率信息；本地控制只需要自身的相关信息而不需要其它DER的信息，下垂控制为有差调节，需要网络层和本地层共同来消除系统误差；在网络层中，每一个DER都可视为一个智能体，都具有通信和计算两个功能；即每一个DER不仅能利用本地信息还能与相连的DER交换信息从而得到其他DER的信息；DER利用这些信息通过相应的控制方法来产生一个信号，使其反馈给本地层，从而实现了本地层和网络层协同合作；步骤2：构建本地层及本地层中的改进控制方法，以改进下垂控制作为电压和角频率的一次控制；1.构建本地层本地层主要包括能量计算模块、下垂控制模块、电压合成模块和电压电流双闭环模块；其中，能量计算模块为利用DER输出的电压和电流计算出输出的有功功率和无功功率；下垂控制模块将计算出的有功功率和无功功率通过下垂算法分别得到下垂输出的角频率和电压；电压合成模块将下垂控制和二次控制输出的电压和角频率合称为一个电压相量，将其输出给电压电流双闭环模块使其作为电压电流双闭环模块的参考信号；在电压电流双闭环模块中，以电压环作为外环，以电流环作为内环；电压环将合成的电压相量作为参考信号，将电压环输出的信号作为电流环的参考信号；电压电流双闭环模块的输入信号分别为DER输出的电压和电流；通过电压电流双闭环模块产生PWM波形信号来控制与DER相连的逆变器，使DER输出的电压和角频率跟随参考信号；2.改进本地层的控制方法本地层使用的控制方法为P-ω/Q-U下垂控制算法，下垂控制表达式如下：设计出结合离散时间一致性的自适应下垂控制方法，设计过程如下：通过改变下垂系数，将角频率恢复至ωA，有如下公式成立：其中，ωA,ωB分别为系统正常工作点(A点)的角频率和负载变动之后工作点(B点)的角频率；m1,m3分别为负载变动之前正常的P-ω下垂曲线(L1)的下垂系数和负载变动之后理想的P-ω的下垂曲线(L3)下垂系数；PB为负载变动之后工作点(B点)的有功功率；由(2)式可知，当Δm→0时，角频率恢复至ωA；根据上述分析，设计如下：P-ω下垂控制的自适应系数为：mi[k+1]＝(ωref-ωiB[k+1])/PB,k＝0,1,2...(4)同理，对于Q-U下垂，采用相同的形式，实现下垂系数自适应的变化，有如下公式成立：其中，UA,UB分别为系统正常工作点(A点)的电压和负载变动之后工作点(B点)的电压；n1,n3分别为负载变动之前正常的Q-U下垂曲线(L1)的下垂系数和负载变动之后理想的Q-U下垂曲线(L3)的下垂系数；QB为负载变动之后工作点(B点)的无功功率；由(5)式可知，当Δn→0时，电压恢复至UA；根据上述分析，设计如下：Q-U下垂控制的自适应系数为：ni[k+1]＝(Uref-UiB[k+1])/QB,k＝0,1,2...(7)上述(3)式和(6)式中的增益是与丢包率相关的，当选取适宜的增益后，各DER对应的将要旋转的下垂系数的偏差将最终趋于0，即最终将完成下垂曲线的旋转，从而实现了改进下垂控制；步骤3：构建网络层及设计带有领航者并考虑数据通信过程中自适应丢包问题的一致性算法来完成对电压和角频率的二次控制；1.构建网络层在网络层中，每一个DER都相当于一个智能体，且由通信器和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秋霞，袁冬梅，张博，支成，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13