一种微电网分布式自触发控制方法及系统

本发明涉及微电网运行控制策略，更具体的说是涉及一种微电网分布式自触发控制方法及系统。

背景技术：

1、随着以可再生能源为主的分布式电源在电网中的不断渗透，给电网的安全稳定运行带来了诸多问题。为解决数量庞大、相对分散且形式多样的分布式电源并网带来的稳定运行问题，分布式控制理论被应用到微电网控制中。

2、然而，传统的基于时间触发的分布式有功功率分配策略高度依赖连续的信息分配和控制决策，造成了计算资源和通信资源的浪费。因此，设计出有效的分布式有功功率分配控制策略具有重要的现实意义，使有功功率分配控制器只在其满足触发条件时才进行触发和与邻居通信，实现二次控制目标的同时显著减小通信和计算需求。

3、因此，提出一种微电网分布式自触发控制方法及系统，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种微电网分布式自触发控制方法及系统，用于解决现有技术中存在的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种微电网分布式自触发控制方法，包括以下步骤：

4、s1、对微电网采用基于下垂控制的一次控制，使微电网中的负荷和输出功率达到平衡；

5、s2、微电网中的负荷和输出功率达到平衡后对微电网采用微电网分布式二次控制，将微电网的电压和频率恢复到设定的参考值。

6、可选的，微电网采用分布式电源i，基于p-ω的下垂控制特性表示为：

7、

8、其中，ωi为分布式电源i的输出角频率、ωi*为分布式电源i的参考角频率；pi为分布式电源i的输出有功功率；mi为分布式电源i的下垂系数，i为分布式电源的数量，i＝1,2,...n，n为正整数。

9、可选的，微电网分布式二次控制，包括频率恢复和有功功率分配。

10、可选的，频率恢复的具体内容为：采用本地pi控制调节二次频率参考点，使各分布式电源的频率稳定在参考值；有功功率分配的具体内容为：基于符号函数和线性时钟，通过有功功率控制器的自触发控制，使有功功率按照各分布式电源的容量进行公平分配。

11、可选的，采用本地pi控制调节频率二次控制参考点，具体为：

12、二次控制的目标表示为：

13、

14、

15、其中，i＝1,2,...n，i为分布式电源的数量；ωr为参考角频率；pimax为分布式电源i的最大出力即容量，ωi为分布式电源i的输出角频率，pi为分布式电源i的输出有功功率；pj为分布式电源j的输出有功功率；为分布式电源j的最大出力。

16、二次控制目标通过调节基于下垂控制的一次控制来实现，具体为：

17、

18、其中，uωi为分布式频率控制器的控制输入，upi为分布式有功功率控制器的控制输入，ωi为分布式电源i的输出角频率，ωi*为分布式电源i的参考角频率；pi为分布式电源i的输出有功功率；mi为分布式电源i的下垂系数；

19、因此，采用本地pi控制调节频率二次控制参考点为：

20、

21、其中，ωr为参考角频率，为分布式频率控制器的比例，为分布式频率控制器的积分系数，uωi为分布式频率控制器的控制输入，ωi为分布式电源i的输出角频率。

22、可选的，通过有功功率控制器的自触发控制具体为：

23、对于有功功率分配，传统分布式基于时间触发的有功功率分配为：

24、

25、其中，kp＞0为有功功率控制增益；为分布式电源i的出力比，pimax为分布式电源i的最大出力；ni为分布式电源i的邻居集合，upi为有功功率分配的控制输入，aij为分布式电源i与为分布式电源j的连接增益，pj为为分布式电源j的输出有功功率；

26、通过设计有功功率分配的控制输入upi，使微电网中各分布式电源按照各自的容量进行公平分配，其分布式电源i与分布式电源j之间的有功功率差值为：

27、

28、其中，coni(t)为分布式电源i与分布式电源j之间的有功功率差值，aij为分布式电源i与为分布式电源j的连接增益，pi(t)为分布式电源i在t时刻的输出有功功率，pj(t)为分布式电源j在t时刻的输出有功功率；

29、分布式有功功率控制器的控制输入具体为：

30、

31、其中，为时刻分布式电源i的有功功率差值，为时钟变量的导数，hi为事先设定的时钟收敛速率；

32、定义signε(x)，具体为：

33、

34、其中，sign(x)为符号函数；

35、为分布式电源i分布式自触发有功功率控制器的第k次触发时刻，具体为：

36、

37、其中，θi(t)＝0为分布式电源i分布式自触发有功功率控制器的触发函数；θi(t)为分布式电源i的本地线性时钟变量，hi＞0为本地线性时钟变量的收敛速率，并且满足动态特性具体为：

38、

39、其中，βi＞0为有功功率控制器的敏感度，影响下一次的触发时间，满足βi＜hi；|ni|为集合ni中元素的个数，即分布式电源i的邻居数；ε为预先设定的有功功率分配控制器的共识收敛误差，θi(t)为分布式电源i的本地线性时钟变量，coni(t)为分布式电源i与分布式电源j之间的有功功率差值。

40、可选的，还包括s3：运用李雅普诺夫稳定性理论验证该控制方法在各种时钟速率下的收敛性。

41、一种微电网分布式自触发控制系统，应用上述任一项所述的一种微电网分布式自触发控制方法，包括：一次控制模块、二次控制模块；其中，

42、一次控制模块：对微电网采用基于下垂控制的一次控制，微电网中的负荷和输出功率达到平衡；

43、二次控制模块：微电网中的负荷和输出功率达到平衡后对微电网采用微电网分布式二次控制，将微电网的电压和频率恢复到设定的参考值。

44、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种微电网分布式自触发控制方法及系统，其有益效果为：

45、1)本发明在传统分布式基于时间触发的有功功率分配策略的基础上，设计符号函数和线性时钟来自动监测有功功率分配控制器的触发时间；线性时钟由局部共识误差的最大值和预先设定的有功功率分配控制器的共识收敛误差决定，易于实现，不涉及触发条件计算，自然地排除了芝诺行为，显著减轻了控制器的计算和通信负担；

46、2)运用李雅普诺夫稳定性分析方法证明了本发明控制方法的收敛性；仿真实验结果验证了本发明控制方法的有效性，各分布式电源的有功功率均能实现公平的出力；

47、3)与传统分布式基于时间触发的有功功率分配策略相比，本发明排除芝诺行为的同时，显著减少了控制和通信负担，提高了控制系统的运行效率，实现微电网的安全稳定运行，并且改进的自触发控制器对各种时钟速率同样适用。