基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制方法与流程

技术特征：

1.一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制方法，其特征在于，所述直流微电网为包含n个分布式电源代理的多代理体系统，控制过程中由分布式电源代理进行本地信息采集以及全局信息交互，每个分布式电源代理检测自身的输出电流，且仅和与其相邻的分布式电源代理进行通信，通过有限时间一致性控制方法实现分布式电源的分布式协同控制；所述的有限时间一致性控制方法具体包括以下步骤：

步骤10)进行一次控制，自动维持直流微电网系统功率平衡：在孤岛模式下，直流微电网发生扰动时，各分布式电源代理进行如式(1)所示的一次控制，变流器运行在下垂控制模式，维持直流微电网系统的功率平衡：

式中，U_i表示分布式电源代理i的输出电压；U_ref,i表示分布式电源代理i的输出电流为0时，变流器的输出电压，即下垂控制参考电压；d_i表示下垂系数；I_i表示分布式电源代理i输出电流的测量值；U_N,i表示分布式电源代理i的额定输出电压；ε_i表示分布式电源代理i允许的最大电压偏差；I_max,i表示分布式电源代理i的下垂控制单元最大输出电流；

步骤20)进行二次控制，实现电压调节和负荷功率分配：直流微电网按照式(2)实现直流微电网系统的二次控制，包括进行电流矫正控制和电压调节控制，以控制各分布式电源协同调节功率，实现负荷功率按比例分配，调整电压恢复到额定值：

式中，U_i表示分布式电源代理i的输出电压；U_ref,i表示下垂控制参考电压；d_i表示下垂系数；I_i表示分布式电源代理i输出电流的测量值；ΔU_i表示二次控制参考电压修正量；ΔU_i¹表示电流修正项，用来实现负荷功率按比例分配；ΔU_i²表示电压修正项，ΔU_i¹和ΔU_i²由参与二次控制的分布式电源代理协同确定。

2.按照权利要求1所述的基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制方法，其特征在于，所述的步骤20)中，进行电流矫正控制具体包括：

根据式(3)定义分布式电源代理i的单位输出电流

式中，I_i表示分布式电源代理i的输出电流值，I_N,i表示分布式电源代理i的额定输出电流值；

按照式(4)定义函数sig(x)^α：

sig(x)^α＝sign(x)|x|^α

式中，x表示函数sig(x)^α的自变量，以及函数sign(x)的自变量；α表示指数系数，且0<α<1；

依照式(5)确定第i个分布式电源代理的有限时间控制：

式中，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,n；ΔU_i¹是分布式电源代理i在二次控制中电流矫正控制的控制修正量；h表示电压和电流间的耦合系数；β表示第一比例系数，且β>0；N_i表示与分布式电源代理i相邻的分布式电源代理的集合；w_ij表示通信权重因子，w_ij≥0，分布式电源代理i和分布式电源代理j之间没有通信线路连接时，w_ij＝0；I_j^pu表示分布式电源代理j的单位输出电流；I_i^pu表示分布式电源代理i的单位输出电流；α表示指数系数，0<α<1，使得一致性协议中具有分数幂项，提高了收敛的性能；γ表示第二比例系数，且γ≥0；式中，α、β、γ均为有限时间控制参数。

3.按照权利要求2所述的基于有限时间一致性的直流微电网协同控制方法，其特征在于，所述的步骤20)中，通过控制修正，在一个有限时间T内各代理的单位输出电流将趋于平均一致，如式(6)所示：

其中，I₁^pu表示第1个分布式电源代理的单位输出电流；I₂^pu表示第2个分布式电源代理的单位输出电流；I_i^pu表示第i个分布式电源代理的单位输出电流；I_n^pu表示第n个分布式电源代理的单位输出电流；I_avg表示参与二次控制的各分布式电源代理的单位输出电流的平均一致值。

4.按照权利要求2所述的基于有限时间一致性的直流微电网协同控制方法，其特征在于，所述的步骤20)中，通过式(7)对w_ij进行自适应调节：

式中，n_i表示与分布式电源代理i相邻的分布式电源代理数量，n_j表示与分布式电源代理j相邻的分布式电源代理数量，n_i和n_j均是本地信息；根据通信拓扑变化自动调整n_i和n_j；θ是影响平均一致算法收敛速度的收敛因子，0<θ<1。

5.按照权利要求1所述的基于有限时间一致性的直流微电网协同控制方法，其特征在于，所述的步骤20)中，进行电压调节控制的过程为：

按照式(8)对分布式电源代理i进行电压调节控制：

定义电压调节系数k_i，如式(9)所示：

k₁I_N,1＝k₂I_N,2＝…＝k_iI_N,i＝…k_nI_N,n＝r 式(9)

将式(9)带入式(8)中，得到式(10)：

式中，ΔU_i²表示分布式电源代理i在二次控制中电压调节控制的控制修正量；k₁表示第1个分布式电源代理的电压调节系数，k₂表示第2个分布式电源代理的电压调节系数，k_i表示第i个分布式电源代理的电压调节系数，k_n表示第n个分布式电源代理的电压调节系数，I_N,1表示第1个分布式电源代理的额定输出电流值，I_N,2表示第2个分布式电源代理的额定输出电流值，I_N,i表示第i个分布式电源代理的额定输出电流值，I_N,n表示第n个分布式电源代理的额定输出电流值；

ΔI_avg表示单位输出电流平均值的变化量；I_avg表示参与二次控制的各分布式电源单位输出电流的平均一致值；I_m^pu表示第m个分布式电源代理的单位输出电流；I_i^pu表示第i个分布式电源代理的单位输出电流。