孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法技术方案

本发明专利技术涉及孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法，在局部控制单元的初级控制层采用下垂控制策略，满足孤岛微电网内部的负荷需求，稳定孤岛微电网的频率和电压；在局部控制单元的次级控制层，分别设计次级频率控制结构、次级电压控制结构，并对电池能量控制，设计电池能量控制结构，采用分布式通信方式，设计分布式有限时间次级协同控制规则，有限时间内，电池储能系统BESS的输出电压幅值和频率恢复到额定值，同时孤岛微电网系统按比例分配有功功率，使电池能量均衡一致；对收敛时间进行估计，收敛时间估计值的上界独立于孤岛微电网系统的初始状态。分布式控制，每个电池储能单元与其邻近电池储能单元通信，提升系统鲁棒性。

Distributed finite time control method for heterogeneous battery energy storage system in isolated microgrid

【技术实现步骤摘要】
孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法
本专利技术涉及一种孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法，属于微电网控制

技术介绍
微电网是一种新型的能源结构，能够容纳大量的分布式电源、负荷和储能装置，并能够在并网和孤岛两种模式下运行。当微电网处于并网运行模式时，可以向主网提供或吸收电能，一旦主网发生故障，即能从公共耦合点处断开，进入孤岛模式运行。当微电网运行在孤岛模式时，系统独立地控制电压和频率，并满足微电网内部的负荷需求。由于在孤岛模式时，系统内部的一些关键负荷对电能质量的要求较高，为此，利用电池储能系统为孤岛微电网内部负荷供电，既能满足系统内负荷需求，同时能够提升系统的电能质量。储能系统传统的控制方法采用集中式控制，需要一个中央控制单元来控制微电网中所有的储能装置，这种控制方式不仅可靠性和鲁棒性较差，也不能适应系统可扩展性的要求。针对这一弊端，分布式控制方法被广泛应用在储能系统的控制中。分布式控制方式利用局部的通信而达到整体的控制目标，不需要集中式控制控制单元和每一个BESS之间存在通信链接，减少了通信负担和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法，其特征在于：包含以下步骤：/n步骤(1)：在局部控制单元的初级控制层采用下垂控制策略，满足孤岛微电网内部的负荷需求，稳定孤岛微电网的频率和电压；/n步骤(2)：在局部控制单元的次级控制层，分别设计次级频率控制结构、次级电压控制结构，并对电池能量控制，设计电池能量控制结构，采用分布式通信方式，设计分布式有限时间次级协同控制规则，在有限时间内，电池储能系统BESS的输出电压幅值和频率恢复到额定值，同时孤岛微电网系统按比例分配有功功率，使电池能量均衡一致；/n步骤(3)：对收敛时间进行估计，收敛时间估计值的上界独立于孤岛微电网系统的初始状态。/n

【技术特征摘要】
1.孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤(1)：在局部控制单元的初级控制层采用下垂控制策略，满足孤岛微电网内部的负荷需求，稳定孤岛微电网的频率和电压；
步骤(2)：在局部控制单元的次级控制层，分别设计次级频率控制结构、次级电压控制结构，并对电池能量控制，设计电池能量控制结构，采用分布式通信方式，设计分布式有限时间次级协同控制规则，在有限时间内，电池储能系统BESS的输出电压幅值和频率恢复到额定值，同时孤岛微电网系统按比例分配有功功率，使电池能量均衡一致；
步骤(3)：对收敛时间进行估计，收敛时间估计值的上界独立于孤岛微电网系统的初始状态。


2.根据权利要求1所述的孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法，其特征在于：
步骤(1)，在局部控制单元的初级控制层采用下垂控制策略，满足孤岛微电网内部的负荷需求，实现负荷按比例分配，下垂控制规则为：



式(1)中，电池储能系统BESS，和分别表示第i个BESS的输出频率下垂系数和电压幅值下垂系数；和分别为第i个BESS的输出频率和电压幅值的参考值；Pi和Qi分别表示第i个BESS的输出有功功率和无功功率，Pi和Qi的计算方法为：



式(2)中，vodi、voqi、iodi和ioqi分别是第i个电池储能系统BESS的输出电压voi和输出电流ioi的dq轴分量；s表示一个复变量，ωc是低通滤波器的截止频率。


3.根据权利要求1所述的孤岛微电网异构电池储能系统分布式有限时间控制方法，其特征在于：
步骤(2)，局部控制单元的次级控制层，次级频率控制结构为：



式(3)中，和分别为第i个BESS的次级频率控制输入和有功功率控制输入，和所设计的控制规则分别表示如下：






其中：cω和cp为正的控制增益参数；控制参数m<n，且均为正奇整数；ωj和ωi分别为第j个和第i个BESS的输出频率，ωref为孤岛微电网系统的额定频率；和分别表示第j个和第i个BESS的频率下垂系数；Pj和Pi分别为第j个和第i个BESS的输出有功功率；aij表示第i个与第j个BESS之间通信权值，若第i个BESS与第j个BESS之间存在通信链路，则aij＝aji>0，否则aij＝aji＝0；bi表示牵制增益，若第i个BESS可接收到孤岛微电网系统提供的额定值，则bi>0，否则bi＝0；N表示孤岛微电网中BESS的总数；
次级频率控制规则使BESS的输出频率在整定时间T(ω)内收敛到额定值，且在整定时间T(ω)内按比例分配BESS的输出有功功率，T(ω)具体表示如下：



式(6)中：λ3＝min{λ1(L1+B1),λ2(L3),λ1(L2+B2),λ2(L4)}，L1是以为元素的邻接矩阵所对应的拉普拉斯矩阵，B1是以为对角元素的对角矩阵，L3是以为元素的邻接矩阵所对应的拉普拉斯矩阵，L2是以为元素的邻接矩阵所对应的拉普拉斯矩阵，B2是以为对角元素的对角矩阵，L4是以为元素的邻接矩阵所对应的拉普拉斯矩阵；λ1(L1+B1)表示矩阵L1+B1的最小特征值，λ2(L3)表示矩阵L3的第2小特征值，λ1(L2+B...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽，许德明，崔国增，郝万君，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32