一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法和装置，属于微电网技术领域，所述方法中将有向网络拓扑思想引入至微电网中的分布式电源的信息交互中，并构建分布式电源的二阶动力学系统模型将电源状态模型化，进而建立微电网系统的状态误差系统方程，同时针对电源噪声引入的性能指标函数，再利用李雅普诺夫稳定性理论对状态误差系统方程和性能指标函数进行分析，得出稳定性条件与扰动抑制条件，从而可以通过稳定性条件与扰动抑制条件求解得到能够实现微电网系统稳定的控制增益系数。定的控制增益系数。定的控制增益系数。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法和装置


[0001]本申请涉及微电网
，尤其涉及一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法和装置。

技术介绍

[0002]随着智能电网和电力电子技术的不断发展，微电网系统逐渐成为电网相关领域发展的新方向。微电网系统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电网系统，其中可以综合有诸如风力发电、光伏发电等多种发电技术，并具体可以由分布式电源、负荷、储能装置、能量转换装置、控制装置等组成。
[0003]分布式电源在运行过程中，会受到运行环境中的噪声干扰，而造成每个分布式电源中的频率和电压等状态参数产生不稳定波动，从而破坏了微电网的群体一致性。
[0004]在某些任务中，微电网系统中的部分电源与其他电源需要保持不同的电压和频率等状态参数，此时会造成一部分电源信号具有一致性A，而另一部分电源信号分布并围绕在A周围形成一致性B。相应的，可将微电网系统内部不同的群体一致性看作是一部分电源信号对另一部分电源信号的合围，利用该方式有利于微电网的群体控制，实现特殊的期望任务目标。
[0005]因此，如何针对微电网系统整体进行合适的分布式合围控制，以满足微电网系统的群体一致性的合围控制，使得微电网系统中的每个分布式电源能够达到各自期望的状态，即电源群能够以合围的状态产生期望的信号，更加符合微电网建设与运行的实际需求，从而保证微电网系统内部的群体一致性是本领域目前亟需考虑的问题。

技术实现思路

[0006]为了实现微电网系统内部的群体一致性的合围控制，本申请实施例提供了一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法和装置。所述技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法，所述方法包括：
[0008]将微电网系统中所有分布式电源分为n个领导者电源和m个跟随者电源，并利用有向拓扑网络生成所述分布式电源间的信息交互关系；
[0009]根据预设的电源期望模型、每个所述分布式电源的内部状态X
i
和所述信息交互关系，构建每个所述分布式电源的控制输入方程u
i
，所述控制输入方程u
i
包含待求解的控制增益系数；
[0010]建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型，和所述微电网系统相对所述电源期望模型的状态误差系统方程；
[0011]针对每个所述分布式电源的输出电压Y
i
(t)和有界噪声干扰w
i
(t)，引入l2‑
l
∞
的性
能指标函数
[0012]通过李雅普诺夫稳定性理论分别对所述状态误差系统方程和所述性能指标函数进行分析，生成所述微电网系统的稳定性控制条件和扰动抑制条件；
[0013]利用所述微电网系统的稳定性条件和所述扰动抑制条件对每个所述分布式电源的控制输入方程进行求解，得到所述分布式电源对应的控制增益系数；
[0014]将所述控制增益系数加载至每个所述分布式电源的控制器中，以使所述控制器根据所述控制增益系数控制每个所述分布式电源。
[0015]基于上述技术方案，将微电网系统的分布式电源状态模型化，通过数理分析得到分布式电源间的协同控制增益系数，可以利用电源控制器对分布式电源进行实时精确控制，从而可以有效实现微电网系统的群体一致性。
[0016]可选的，所述利用有向拓扑网络生成所述分布式电源间的信息交互关系，包括：
[0017]利用图论知识将所有所述分布式电源设置为有向拓扑网络中的节点；
[0018]生成所述有向拓扑网络的邻接矩阵A＝[α
ij
]，其中，i与j为相邻的分布式电源，i,j＝1,2,...,n+m，元素α
ij
＝1表示第i个分布式电源与第j个分布式电源之间存在信息交互，元素α
ij
＝0表示第i个分布式电源与第j个分布式电源之间不存在信息交互。
[0019]基于上述技术方案，利用图论知识，将有向网络拓扑思想引入至微电网系统中的分布式电源的信息交互中，保证了任意新电源在并入微电网后都能实时启用，实现了微电网系统在并网过程中的即插即用，更加符合微电网系统建设的实际需求。
[0020]可选的，所述根据预设的电源期望模型、每个所述分布式电源的内部状态X
i
和所述信息交互关系，构建每个所述分布式电源的控制输入方程u
i
，包括：
[0021]加载预设的电源期望模型，所述电源期望模型包含期望状态变化方程和期望输出电压方程Y0(t)＝CX0(t)，其中，X0为期望的电源状态，r0为期望的控制输入，Y0为期望的输出电压，A,B,C分别为适维系统矩阵，E为电源电容值，S为电压负荷调节效应系数，R为最大有功功率，C＝[10]；
[0022]基于所述邻接矩阵A＝[α
ij
]、每个所述领导者电源的内部状态X
i
和所述X0，构建每个所述领导者电源的邻居误差方程源的邻居误差方程
[0023]基于每个所述领导者电源的邻居误差方程，构建每个所述领导者电源的控制输入方程u
i
＝K1ε
i
+Γr，其中，i＝1,2,...,n，K1,Γ为待求解的控制增益；
[0024]基于所述邻接矩阵A＝[α
ij
]、每个所述跟随者电源的内部状态X
i
和所述X0，构建每个所述跟随者电源的邻居误差方程
[0025]基于每个所述跟随者电源的邻居误差方程，构建每个所述跟随者电源的控制输入方程其中，i＝n+1,n+2,...,n+m；K2,Γ为待求解的
控制增益；为拉普拉斯矩阵L的逆矩阵L
‑1矩阵中的第i行第列元素，所述拉普拉斯矩阵L＝度矩阵D
‑
所述邻接矩阵A，所述度矩阵
[0026]基于上述技术方案，利用分布式电源与其它分布式电源间的信息交互关系，以及各分布式电源的电源状态和预设的电源期望模型，来建立领导者电源和跟随者电源的控制输入方程，可以使得控制输入方程能够匹配跟随者电源的真实需求。
[0027]可选的，所述建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型，包括：
[0028]基于每个所述分布式电源的内部状态X
i
、状态变化量有界噪声干扰w
i
以及所述控制输入方程u
i
，建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型。
[0029]基于上述技术方案，通过建立二阶动力学系统模型，可以将分布式电源内部的复杂状态模型化，从而便于后续对分布式电源的状态变化进行快速有效地分析。
[0030]可选的，所述基于每个所述分布式电源的内部状态X
i
、状态变化量有界噪声干扰w
i
以及所述控制输入方程u
i
，建立每个所述分布式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有向拓扑网络的微电网分布式电源合围控制方法，其特征在于，所述方法包括：将微电网系统中所有分布式电源分为n个领导者电源和m个跟随者电源，并利用有向拓扑网络生成所述分布式电源间的信息交互关系；根据预设的电源期望模型、每个所述分布式电源的内部状态X
i
和所述信息交互关系，构建每个所述分布式电源的控制输入方程u
i
，所述控制输入方程u
i
包含待求解的控制增益系数；建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型，和所述微电网系统相对所述电源期望模型的状态误差系统方程；针对每个所述分布式电源的输出电压Y
i
(t)和有界噪声干扰w
i
(t)，引入l2‑
l
∞
的性能指标函数通过李雅普诺夫稳定性理论分别对所述状态误差系统方程和所述性能指标函数进行分析，生成所述微电网系统的稳定性控制条件和扰动抑制条件；利用所述微电网系统的稳定性条件和所述扰动抑制条件对每个所述分布式电源的控制输入方程进行求解，得到所述分布式电源对应的控制增益系数；将所述控制增益系数加载至每个所述分布式电源的控制器中，以使所述控制器根据所述控制增益系数控制每个所述分布式电源。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用有向拓扑网络生成所述分布式电源间的信息交互关系，包括：利用图论知识将所有所述分布式电源设置为有向拓扑网络中的节点；生成所述有向拓扑网络的邻接矩阵A＝[α
ij
]，其中，i与j为相邻的分布式电源，i,j＝1,2,...,n+m，元素α
ij
＝1表示第i个分布式电源与第j个分布式电源之间存在信息交互，元素α
ij
＝0表示第i个分布式电源与第j个分布式电源之间不存在信息交互。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预设的电源期望模型、每个所述分布式电源的内部状态X
i
和所述信息交互关系，构建每个所述分布式电源的控制输入方程u
i
，包括：加载预设的电源期望模型，所述电源期望模型包含期望状态变化方程和期望输出电压方程Y0(t)＝CX0(t)，其中，X0为期望的电源状态，r0为期望的控制输入，Y0为期望的输出电压，A,B,C分别为适维系统矩阵，E为电源电容值，S为电压负荷调节效应系数，R为最大有功功率，C＝[1 0]；基于所述邻接矩阵A＝[α
ij
]、每个所述领导者电源的内部状态X
i
和所述X0，构建每个所述领导者电源的邻居误差方程述领导者电源的邻居误差方程基于每个所述领导者电源的邻居误差方程，构建每个所述领导者电源的控制输入方程u
i
＝K1ε
i
+Γr，其中，i＝1,2,...,n，K1,Γ为待求解的控制增益；基于所述邻接矩阵A＝[α
ij
]、每个所述跟随者电源的内部状态X
i
和所述X0，构建每个所
述跟随者电源的邻居误差方程基于每个所述跟随者电源的邻居误差方程，构建每个所述跟随者电源的控制输入方程其中，i＝n+1,n+2,...,n+m；K2,Γ为待求解的控制增益；为拉普拉斯矩阵L的逆矩阵L
‑1矩阵中的第i行第列元素，所述拉普拉斯矩阵L＝度矩阵D
‑
所述邻接矩阵A，所述度矩阵4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型，包括：基于每个所述分布式电源的内部状态X
i
、状态变化量有界噪声干扰w
i
以及所述控制输入方程u
i
，建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述分布式电源的内部状态X
i
、状态变化量有界噪声干扰w
i
以及所述控制输入方程u
i
，建立每个所述分布式电源的二阶动力学系统模型，包括：基于每个所述分布式电源的内部状态X
i
、状态变化量...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯强，熊师洵，吕沁，
申请(专利权)人：南京辉强新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：