基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法以及系统技术方案

本公开是关于一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法以及系统，其中该方法包括：通过得到的N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程，建立分布式残差生成器的状态空间方程，并得到基于分布式残差生成器的控制模型；将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动di为输入的模型，通过计算动态补偿控制器Q(s)得到基于分布式残差生成器的动态补偿控制模型，将动态补偿控制模型加入下垂控制生成补偿控制策略，以进行微电网动态补偿控制。本发明专利技术可以实现逆变器与负载的即插即用。

Dynamic compensation control method and system of microgrid based on distributed residual generator

The disclosure relates to a dynamic compensation control method and system of microgrid based on distributed residual generator, wherein the method includes: establishing the state space formula of distributed residual generator and obtaining the control model based on distributed residual generator through the state space equation of the ith inverter when n inverters are connected in parallel; and The dynamic compensation control model based on distributed residual generator is obtained by calculating the dynamic compensation controller Q (s). The dynamic compensation control model is added to the droop control to generate the compensation control strategy for the dynamic compensation control of microgrid. The invention can realize plug and play of inverter and load.

【技术实现步骤摘要】
基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法以及系统
本公开涉及电力电子
，具体而言，涉及一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法以及系统。
技术介绍
微电网是在新能源分布式发电基础上新兴的前沿技术，与大电网互为支撑，是提高分布式发电供能效益的有效方式。微电网具有并网和离网(孤岛)两种运行模式。在并网工作模式下，微电网与中低压配电网并网运行，互为支撑，实现能量的双向交换。在外部电网故障或计划孤岛情况下，微电网可转为离网运行模式为微电网内部重要负荷供电。由于光伏、风力、燃料电池等分布式微源和储能装置大多通过逆变器在公共连接点并联接入微电网，因此，微电网多逆变器并联普遍存在。但由于逆变器的输出阻抗差异、连接阻抗不同、负载的非线性、控制方式不同以及微电网内部结构的多元化，在微电网多逆变器并联控制和微电网电能质量主动控制方面仍存在诸多技术难题，亟待突破。在微电网多逆变器并联系统中，使用基于虚拟阻抗的下垂控制可以实现功率均分以及环流抑制，但在逆变器切入切除的同时会使母线电压波动，影响整个系统的稳定性，不能完全实现即插即用。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法以及系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。根据本公开的一个方面，提供一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法，包括以下步骤：多逆变器并联模型建立步骤，根据多逆变器并联拓扑，根据第i台逆变器和第j台逆变器之间互联关系，得到N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程；分布式残差生成器设计步骤，根据第i台逆变器的状态空间方程，建立分布式残差生成器的状态空间方程，并得到基于分布式残差生成器的控制模型；动态补偿控制器设计步骤，将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动di为输入的模型，并对动态补偿控制器Q(s)计算，得到基于分布式残差生成器的动态补偿控制模型，将动态补偿控制模型加入下垂控制生成补偿控制策略，以进行微电网动态补偿控制。在本公开的一种示例性实施例中，所述N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程：其中，Ni为第i台逆变器的相邻逆变器集合，xi＝(ILi,d,ILi,q,Uci,d,Uci,q)T为系统的状态量，xj＝(ILj,d,ILj,q,Ucj,d,Ucj,q)T为相邻系统的状态量，ui＝(Uti,d,Uti,q)T为系统输入量，di＝(Ioi,d,Ioi,q)T为系统的扰动输入量，yi＝(ILi,d,ILi,q,Uci,d,Uci,q)T为系统的输出量。在本公开的一种示例性实施例中，扰动量Ioj,d和Ioj,q由环流电流、本地负载电流和公共负载电流三部分叠加构成，Icij,d和Icij,q为第i台逆变器和第j台逆变器之间的环流，Icji,d和Icji,q为第j台逆变器和第i台逆变器之间的环流，Iloadi,d和Iloadi,q为第i台逆变器的本地负载电流，Iloadj,d和Iloadj,q为第j台逆变器的本地负载电流，IPloadi,d和IPloadi,q为第i台逆变器的公共负载电流，IPloadj,d和IPloadj,q为第j台逆变器的公共负载电流。在本公开的一种示例性实施例中，所述多逆变器并联模型建立步骤还包括：将所述多逆变器并联拓扑中各参数，在dq坐标系下定义变量。在本公开的一种示例性实施例中，所述分布式残差生成器设计步骤中，所述分布式残差生成器的状态空间方程为：其中，为第i台逆变器的观测器状态量，ui为第i台逆变器的输入量，为第i台逆变器的相邻逆变器的观测器状态量，ri为第i台逆变器的残差，yi为第i台逆变器的输出量，Lii为待设计的观测器增益矩阵。在本公开的一种示例性实施例中，所述分布式残差生成器设计步骤还包括：将分布式残差生成器的状态空间方程：通过李雅普诺夫稳定定理判定条件：V(t)为正定、dV(t)/dt为负定、当||t||→∞,有V(t)→∞，得到线性矩阵不等式：对Lii求解得到基于分布式残差生成器的控制模型。在本公开的一种示例性实施例中，根据极点配置对所述线性矩阵不等式进一步约束，其中：令(Aii-LiiCi)→Aii，Pi→P，αi→α和τi→τ，可得第i个逆变器的区域极点配置不等式对Lii求解得到基于分布式残差生成器的控制模型。在本公开的一种示例性实施例中，所述分布式残差生成器设计步骤还包括：将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动di为输入的模型，根据模型匹配原理使用LMI计算min||G(s)yd-Trd(s)QGp(s)||∞；计算动态补偿控制器Q(s)，得到基于分布式残差生成器的动态补偿控制模型。根据本公开的一个方面，提供一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制系统，包括：多逆变器并联模型建立模块，用于根据多逆变器并联拓扑，根据第i台逆变器和第j台逆变器之间互联关系，得到N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程；分布式残差生成器设计模块，用于根据第i台逆变器的状态空间方程，建立分布式残差生成器的状态空间方程，并得到基于分布式残差生成器的控制模型；动态补偿控制器设计模块，用于将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动di为输入的模型，并对动态补偿控制器Q(s)计算，得到基于分布式残差生成器的动态补偿控制模型，将动态补偿控制模型加入下垂控制生成补偿控制策略，以进行微电网动态补偿控制。本公开的示例性实施例中的基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法，通过得到的N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程，建立分布式残差生成器的状态空间方程，并得到基于分布式残差生成器的控制模型；将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动di为输入的模型，通过计算动态补偿控制器Q(s)得到基于分布式残差生成器的动态补偿控制模型，将动态补偿控制模型加入下垂控制生成补偿控制策略，以进行微电网动态补偿控制。一方面，本公开通过在逆变器补偿控制策略中加入电压动态补偿控制器，抑制逆变器与负载在切入切除时产生的电压波动，实现逆变器与负载的即插即用，另一方面，结合虚拟阻抗快速解决环流问题，实现功率均分，再一方面，解决了逆变器与负载切入切除的电压波动问题，实现使用逆变器的剩余容量进行微电网电能质量问题的综合治理。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开附图说明通过参照附图来详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。图1示出了根据本公开一示例性实施例的基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法流程图；图2示出了根据本公开一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n多逆变器并联模型建立步骤，根据多逆变器并联拓扑，根据第i台逆变器和第j台逆变器之间互联关系，得到N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程；/n分布式残差生成器设计步骤，根据第i台逆变器的状态空间方程，建立分布式残差生成器的状态空间方程，并得到基于分布式残差生成器的控制模型；/n动态补偿控制器设计步骤，将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动d

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式残差生成器的微电网动态补偿控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
多逆变器并联模型建立步骤，根据多逆变器并联拓扑，根据第i台逆变器和第j台逆变器之间互联关系，得到N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程；
分布式残差生成器设计步骤，根据第i台逆变器的状态空间方程，建立分布式残差生成器的状态空间方程，并得到基于分布式残差生成器的控制模型；
动态补偿控制器设计步骤，将所述基于分布式残差生成器的控制模型转化以扰动di为输入的模型，并对动态补偿控制器Q(s)计算，得到基于分布式残差生成器的动态补偿控制模型，将动态补偿控制模型加入下垂控制生成补偿控制策略，以进行微电网动态补偿控制。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N台逆变器并联时第i台逆变器的状态空间方程：



其中，Ni为第i台逆变器的相邻逆变器集合，xi＝(ILi,d,ILi,q,Uci,d,Uci,q)T为系统的状态量，xj＝(ILj,d,ILj,q,Ucj,d,Ucj,q)T为相邻系统的状态量，ui＝(Uti,d,Uti,q)T为系统输入量，di＝(Ioi,d,Ioi,q)T为系统的扰动输入量，yi＝(ILi,d,ILi,q,Uci,d,Uci,q)T为系统的输出量。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，扰动量Ioj,d和Ioj,q由环流电流、本地负载电流和公共负载电流三部分叠加构成，Icij,d和Icij,q为第i台逆变器和第j台逆变器之间的环流，Icji,d和Icji,q为第j台逆变器和第i台逆变器之间的环流，Iloadi,d和Iloadi,q为第i台逆变器的本地负载电流，Iloadj,d和Iloadj,q为第j台逆变器的本地负载电流，IPloadi,d和IPloadi,q为第i台逆变器的公共负载电流，IPloadj,d和IPloadj,q为第j台逆变器的公共负载电流。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多逆变器并联模型建立步骤还包括：
将所述多逆变器并联拓扑中各参数，在dq坐标系下定义变量。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式残差生成器设计步骤中，所述分布式残差生成器的状态空间方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡长斌，陆珩，罗珊娜，周京华，温春雪，朴政国，马瑞，范辉，
申请(专利权)人：北方工业大学，国网河北省电力有限公司电力科学研究院，国网河北能源技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11