一种直流微电网电压控制方法及计算机可读介质技术

本发明专利技术提出了一种直流微电网电压控制方法及计算机可读介质。本发明专利技术输入直流微电网的负荷和线路数据，构建直流微电网模型；其次考虑系统的不确定性，构建直流微电网模型状态方程，计算表示电网状态的动态矩阵，利用特征值分析构建直流微电网模型电压控制优化模型，并设计相应的约束条件；最后采用改进粒子群算法进行优化模型的求解，输出全局最优解，确定系统条件变化时的电压控制器最优控制参数，实现直流微电网电压的实时控制。本发明专利技术的优点是利用特征值分析定义了优化模型目标函数，通过搜索粒子的不同搜索模式实现局部寻优和全局寻优的并行进行，从而在系统条件变化的情况下实时更新电压控制器的参数。时更新电压控制器的参数。时更新电压控制器的参数。

【技术实现步骤摘要】
一种直流微电网电压控制方法及计算机可读介质


[0001]本专利技术涉及直流微电网电压控制领域，具体涉及一种直流微电网电压控制方法及计算机可读介质。
技术背景
[0002]随着太阳能、风能等可再生分布式能源不断接入电网，由于其间歇性和波动性带来的电网的稳定性问题愈加严重，同时随着网络的复杂性的增加，使用储能系统等传统控制方法处理这些问题变得越来越困难。直流微电网因较高的供电可靠性、能量利用率高和不存在交流网的无功和频率等问题逐渐受到关注。但直流微电网运行中易受到变换器相互干扰、分布式电源的投切、负荷变化等不确定因素的影响而出现电压波动的情况，因此需要有一种电压控制方法来消除电压波动。
[0003]传统的反馈控制在系统条件剧烈变化的情况下难以快速地实现电压的稳定控制，本专利技术提出一种考虑系统不确定性的直流微电网电压控制方法，将控制器参数优化问题转化为动态矩阵特征值寻优问题，利用粒子群算法高速寻优能力实时更新控制参数，有效地保证了电压控制的稳定性。

技术实现思路
:
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种直流微电网电压控制方法及计算机可读介质。
[0005]本专利技术方法的技术方案为一种直流微电网电压控制方法，具体步骤如下：
[0006]步骤1：输入直流微电网的负荷和线路数据，构建直流微电网模型；
[0007]步骤2：构建直流微电网模型的状态方程，计算直流微电网模型动态矩阵，对直流微电网模型动态矩阵进行特征值计算得到直流微电网模型动态矩阵的特征值，利用直流微电网模型动态矩阵的特征值分析，构建直流微电网模型电压控制优化模型；
[0008]步骤3：分别构建直流微电网模型节点电压约束、直流微电网模型支路电流约束、直流微电网模型的分布式单元的电压控制参数约束；
[0009]步骤4：利用改进粒子群算法求解直流微电网电压控制优化模型，设定改进粒子群算法的初始参数，结合直流微电网模型动态矩阵特征值参数构建适应度函数，选择直流微电网模型分布式单元电压控制器的比例增益和微分增益作为优化算法的决策变量；
[0010]步骤5：以每个粒子在初始化迭代时的位置向量元素作为直流微电网模型中各个分布式单元电压控制器的初始比例增益和初始微分增益，对直流微电网模型进行潮流计算，得到直流微电网的模型的各节点电压、各支路电流，并据此更新直流微电网模型动态矩阵及其特征值参数，更新常规粒子的位置向量和速度向量，更新随机粒子的位置向量，根据潮流计算得到的动态矩阵的特征值参数计算各粒子的位置向量对应的适应度函数值，在约束范围内更新各粒子的局部最优解和全局最优解；
[0011]步骤6：重复执行步骤5直至达到最大迭代次数得到全局最优解，根据全局最优解
得到直流微电网模型中每个分布式单元电压控制器的最优比例增益和最优微分增益，实现直流微电网电压的实时控制；
[0012]作为优选，步骤1所述构建直流微电网模型包括N个节点，在N个节点中选取M个节点并入分布式单元；
[0013]作为优选，步骤2所述的直流微电网模型的状态方程为：
[0014][0015]m＝1,2,...,N
[0016]n＝1,2,...,N
[0017]m≠n
[0018]其中，为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的输出电流在t时刻的导数，为直流微电网模型中第m个节点的节点电压在t时刻的导数，为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电流在t时刻的导数，ΔI
DG,m
(t)为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的输出电流在t时刻与上一采样时刻的差值，ΔU
m
(t)为直流微电网模型中第m个节点的节点电压在t时刻与上一采样时刻的差值，ΔI
m,n
(t)为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电流在t时刻与上一采样时刻的差值，m为直流微电网模型的第m个节点的编号，n为直流微电网模型的第n个节点的编号，N为直流微电网模型的节点总数，t表示第t个时刻，Δt为采样时间，L
DG,m
为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的等效串联电感，C
m
为直流微电网模型中并联在第m个节点上的等效电容，L
m,n
为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电感，R
m,n
为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电阻，E
m
为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的等效直流电源，D
m
(t)为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的降压斩波器在t时刻的占空比，U
m
(t)为直流微电网模型中第m个节点在t时刻的节点电压，U
n
(t)为直流微电网模型中第n个节点在t时刻的节点电压，I
DG,m
(t)为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元在t时刻的输出电流，I
LD,m
(t)为第m个节点在t时刻的负荷电流，I
m,n
(t)为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间在t时刻的支路电流；
[0019]以I
DG,m
、U
m
、I
m,n
为状态变量，以I
LD,m
为代数变量对直流微电网模型的状态方程进行线性化处理计算，得到直流微电网模型动态矩阵；
[0020]步骤2所述的直流微电网模型动态矩阵的特征值为：
[0021]λ
r
＝δ
r
+jω
r
[0022]r＝1,2,...,T
[0023]其中，λ
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值，T为直流微电网模型动态矩阵的特征值的数量，δ
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的实部，ω
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的虚部；
[0024]步骤2所述直流微电网模型电压控制优化模型，定义如下：
[0025][0026]其中，T为直流微电网模型动态矩阵的特征值的数量，δ
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的实部，ω
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的虚部，a
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的阻尼权重系数，b
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的角频率权重系数；
[0027]作为优选，步骤3所述直流微电网模型节点电压约束为：
[0028]U
min
≤U
m
≤U
max
[0029]其中，U
m
为直流微电网模型中第m个节点的节点电压，U
min
为直流微电网模型节点电压的最小值，U
max
为直流微电网模型节点电压的最大值；
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流微电网电压控制方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：输入直流微电网的负荷和线路数据，构建直流微电网模型；步骤2：构建直流微电网模型的状态方程，计算直流微电网模型动态矩阵，对直流微电网模型动态矩阵进行特征值计算，得到直流微电网模型动态矩阵的特征值，利用直流微电网模型动态矩阵的特征值分析，构建直流微电网模型电压控制优化模型；步骤3：分别构建直流微电网模型节点电压约束、直流微电网模型支路电流约束、直流微电网模型的分布式单元的电压控制参数约束；步骤4：利用改进粒子群算法求解直流微电网电压控制优化模型，设定改进粒子群算法的初始参数，结合直流微电网模型动态矩阵特征值参数构建适应度函数，选择直流微电网模型分布式单元电压控制器的比例增益和微分增益作为优化算法的决策变量；步骤5：以每个粒子在初始化迭代时的位置向量元素作为直流微电网模型中各个分布式单元电压控制器的初始比例增益和初始微分增益，对直流微电网模型进行潮流计算，得到直流微电网的模型的各节点电压、各支路电流，并据此更新直流微电网模型动态矩阵及其特征值参数，更新常规粒子的位置向量和速度向量，更新随机粒子的位置向量，根据潮流计算得到的动态矩阵的特征值参数计算各粒子的位置向量对应的适应度函数值，在约束范围内更新各粒子的局部最优解和全局最优解；步骤6：重复执行步骤5直至达到最大迭代次数得到全局最优解，根据全局最优解得到直流微电网模型中每个分布式单元电压控制器的最优比例增益和最优微分增益，实现直流微电网电压的实时控制。2.根据权利要求1所述的直流微电网电压控制方法，其特征在于：步骤1所述构建直流微电网模型包括N个节点，在N个节点中选取M个节点并入分布式单元。3.根据权利要求2所述的直流微电网电压控制方法，其特征在于：步骤2所述的直流微电网模型的状态方程为：m＝1,2,...,Nn＝1,2,...,Nm≠n其中，为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的输出电流在t时刻的导数，为直流微电网模型中第m个节点的节点电压在t时刻的导数，为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电流在t时刻的导数，ΔI
DG,m
(t)为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的输出电流在t时刻与上一采样时刻的差值，ΔU
m
(t)
为直流微电网模型中第m个节点的节点电压在t时刻与上一采样时刻的差值，ΔI
m,n
(t)为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电流在t时刻与上一采样时刻的差值，m为直流微电网模型的第m个节点的编号，n为直流微电网模型的第n个节点的编号，N为直流微电网模型的节点总数，t表示第t个时刻，Δt为采样时间，L
DG,m
为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的等效串联电感，C
m
为直流微电网模型中并联在第m个节点上的等效电容，L
m,n
为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电感，R
m,n
为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间的支路电阻，E
m
为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的等效直流电源，D
m
(t)为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元的降压斩波器在t时刻的占空比，U
m
(t)为直流微电网模型中第m个节点在t时刻的节点电压，U
n
(t)为直流微电网模型中第n个节点在t时刻的节点电压，I
DG,m
(t)为直流微电网模型中第m个节点接入的分布式单元在t时刻的输出电流，I
LD,m
(t)为第m个节点在t时刻的负荷电流，I
m,n
(t)为直流微电网模型中第m个节点与第n个节点之间在t时刻的支路电流；以I
DG,m
、U
m
、I
m,n
为状态变量，以I
LD,m
为代数变量对直流微电网模型的状态方程进行线性化处理计算，得到直流微电网模型动态矩阵；步骤2所述的直流微电网模型动态矩阵的特征值为：λ
r
＝δ
r
+jω
r
r＝1,2,...,T其中，λ
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值，T为直流微电网模型动态矩阵的特征值的数量，δ
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的实部，ω
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的虚部。4.根据权利要求3所述的直流微电网电压控制方法，其特征在于：步骤2所述直流微电网模型电压控制优化模型，定义如下：其中，T为直流微电网模型动态矩阵的特征值的数量，δ
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的实部，ω
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的虚部，a
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的阻尼权重系数，b
r
为直流微电网模型动态矩阵的第r个特征值的角频率权重系数。5.根据权利要求4所述的直流微电网电压控制方法，其特征在于：步骤3所述直流微电网模型节点电压约束为：U
min
≤U
m
≤U
max
其中，U
m
为直流微电网模型中第m个节点的节点电压，U
min
为直流微电网模型节点电压的最小值，U
max
为直流微电网模型节点电压的最大值；步骤3所述直流微电网模型支路电流约束为：|I
m,n
|≤I
max
其中，I
m,n
为直流微电网模型中第m个节点与直流微电网模型中第n个节点之间的支路电流，I
max
为线路所能承受的发热极限时支路流过的电流；步骤3所述直流微电网模型分布式单元电压控制参数约束为：k
p,min
≤k
p
≤k
p,max
k
d,min
≤k
d
≤k
d,max
其中，k
p
为直流微电网模型中分布式单元电压控制器的比例增益，k
p,min
为分布式单元电压控制器的比例增益的最小值，k
p,max
为分布式单元电压控制器的比例增益的最大值，k
d
为直流微电网模型中分布式单元电压控制器的微分增益，k
d,min
为分布式单元电压控制器的微分增益的最小值，k
d,max
为分布式单...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛敏，张琳娜，乐健，卫水平，郎红科，任意，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：