【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于直流微电网，具体涉及一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法。
技术介绍
1、目前，电力需求以及环保需求的增长促使世界各国加大力度发展可再生能源的应用，然而风光能源等可再生能源在时空上分布不均匀，能源禀赋与负荷中心逆向分布特征显著，随着分布式电源的渗透率增加，微电网技术作为一种利用分布式电源非常高效的形式，得以蓬勃发展，与交流微电网相比，直流微电网具有能量转换损耗小的优点，且无需考虑无功潮流、相位同步和频率调节等问题，因此得到广泛应用；目前面向为多微网系统的研究大都将内部每个单元理想化考虑，侧重于能量管理和经济调度，对如何实现系统内部各微电网输出电流均衡的研究较少，对于多母线微网结构，若系统长时间存在输出功率不均的问题，长时间处于超额运行的微电网的寿命降低，进而影响整个系统的整体寿命，降低系统的稳定性，为了让直流微电网在正常工况下能够高效利用分布式发电的电能，保持负荷的供电电压稳定，稳定的微电网母线电压是不可或缺的，这是分布式发电的电压统一转换标准，同时，需要采取一定控制策略灵活根据各个电源的额定功率来分配合理的电流比例，防止出现各电源负载功率不平衡的问题，因此，直流微电网的两个基本目标分别是维持母线电压稳定和按需求电流分配；直流微电网一般采用分层控制来保证控制目标的实现，不同层次根据目的和机制的不同可分为三层控制，一次控制中的下垂控制策略由于不平衡线路阻抗干扰存在缺陷，直流微电网会不可避免地产生母线电压跌落和不精确电流分配的问题，为了弥补下垂控制的不足，需要采用二次控制对直流微电网的工作点进行修正，使母线电压
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种结合预定义时间算法和级联控制拓扑结构、实现维持母线电压和电流均衡分配、简化控制结构、具有收敛时间快的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法。
2、本专利技术的目的是这样实现的：一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，所述的方法包括以下步骤：
3、步骤1：需要设置分配系数，使得电流能按一定比例分配；
4、步骤2：为了实现多变换器的一致性控制，定义电流误差量；
5、步骤3：构建直流微电网的控制目标：考虑到在负载不平衡的情况下，母线之间需要传输功率，且母线之间存在不可忽略的阻抗，不同母线的电压会有差距，因此电压的控制目标应为将多母线的平均电压控制到与设定参考值相同；
6、步骤4：设计预定义时间二次控制器；
7、步骤5：二次控制器稳态分析：尽管该二次控制器仅需本地电压信息，并没有用到其他变换器的电压信息，但依然能实现多变换器的输出电压与参考值相同；
8、步骤6：将该控制器的输出用于补偿下垂控制的电压，即可实现维持母线电压和电流均衡分配的目的；
9、步骤7：实例分析。
10、所述的步骤1中的需要设置分配系数，使得电流能按一定比例分配具体为：定义单位电流xi为：
11、其中，ii为第i个变换器的输出电流；ki是电流分配系数，是各变换器输出电流的权重。
12、所述的步骤2中的定义电流误差量具体为：第i台变换器的电流误差量ei被定义为：
13、式中，ni为与通信网络中与i节点相邻的节点集合；aij为i节点与j节点的通信权重；上式也可写成矩阵形式，即：e＝lx，e＝[e1,e2,...,en]t，x＝[x1,x2,...,xn]t，e、x均为n×1的列向量；其中l为通信网络对应的拉普拉斯矩阵，该矩阵的功能是计算本地信息与通信网络的相邻节点的差值加权和。
14、所述的步骤3中的构建直流微电网的控制目标具体为：考虑一个共有n台变换器的直流微电网系统，vref为直流微电网的电压参考值，vi为第i台变换器的输出电压，xi为第i台变换器的单位电流，此时直流微电网的控制目标如下：
15、其中，t*为收敛时间；为各变换器输出电压的平均值。
16、所述的步骤4中的设计预定义时间二次控制器具体包括以下步骤：
17、步骤4.1：预定义时间二次控制器的设计为：
18、其中，ε＞0和0≤σ＜1都是可自定义的参数；用户自定义函数κ(x)是一个严格单调递增函数，且满足κ(0)＝0，κ(+∞)＝1，在此条件下，很显然κ(x)是一个双射函数，且必定存在其对应的函数κ-1(x)；
19、步骤4.2：对于系统的状态变量xi，若满足以下条件：
20、其中，ε＞0和0≤σ＜1，xi0为系统状态变量xi在t＝0时刻的初始值，显然，该系统的稳态为xi＝0；通过移项和积分，可推导出这一过程需要的时间为：
21、t(xi0)＝εκ(|xi0|)1-σ≤ε(6)，其中，t(xi0)为初始状态xi0对应的系统达到xi＝0稳态的收敛时间；此时，可看出系统收敛时间与初值无关，只与设定的参数有关；该控制器对电流误差量的变化非常敏感，稳态时满足此时ei＝0，即各变换器的输出电流均相等；
22、步骤4.3：将电流误差量计算得到的中间变量再次交换后，与电压误差量相加，通过pi控制器后得到二次控制器的最终输出为：
23、u＝[lδ+(vref·1n-v)]·gu(7)，其中，vref为参考电压，控制目标要求将各母线的平均电压收敛至该值；u＝[u1,u2,...,un]t，ui为第i台变换器的二次控制电压补偿值；1n为均为1的n×1列向量；δ＝[δ1,δ2,...,δn]t，v＝[v1,v2,...,vn]t；gu为二次控制器中pi控制器的传递函数。
24、所述的步骤5中的二次控制器稳态分析具体为：稳态分析如下：综合考虑一次控制，各个变换器的输出电压为：
25、vi＝vref-riii+ui＝vref-δvi+ui(8)，其中，ri为第i台变换器中的一次控制下垂系数；δvi是第i台变换器因下垂控制导致的电压跌落；将公式(7)代入公式(8)，移项得：
26、其中，δv＝[δv1,δv2,...,δvn]t；引入s微分算子，根据稳态定理，算得n台变换器输出的稳态平均电压为：
27、其中，viss为第i台变换本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤1中的需要设置分配系数，使得电流能按一定比例分配具体为：定义单位电流xi为：
3.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤2中的定义电流误差量具体为：第i台变换器的电流误差量Ei被定义为：
4.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤3中的构建直流微电网的控制目标具体为：考虑一个共有n台变换器的直流微电网系统，Vref为直流微电网的电压参考值，Vi为第i台变换器的输出电压，xi为第i台变换器的单位电流，此时直流微电网的控制目标如下：
5.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤4中的设计预定义时间二次控制器具体包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的
...【技术特征摘要】
1.一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤1中的需要设置分配系数，使得电流能按一定比例分配具体为：定义单位电流xi为：
3.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤2中的定义电流误差量具体为：第i台变换器的电流误差量ei被定义为：
4.如权利要求1所述的一种级联式预定义时间的直流微电网二次控制方法，其特征在于：所述的步骤3中...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑城市，陈垒，张胜利，李健，李佳林，李大伟，贾鹏举，苗堃，张楠，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司济源供电公司，
类型：发明
国别省市：
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