直流微网多智能体自适应下垂一致性协调控制方法及装置的制造方法_2

文档序号:9419642阅读:来源:国知局
协议;
[0054] 103 :通过非线性一致性控制协议、比例复数积分对直流微网系统进行控制,获取 自适应动态变化的虚拟阻抗,W及控制DC-DC变换器的输出电压。
[00巧]其中,在步骤101之前,该控制方法还包括:
[0056] 构建直流微网虚拟领航者多智能体结构;
[0057] 根据直流微网虚拟领航者多智能体结构获取多智能体一致性协议。
[005引其中,直流微网虚拟领航者多智能体结构具体为:
[0059] 将直流微网系统的额定期望值作为一个虚拟领航者智能体;将直流微网中的每个 直流分布式电源W及其控制器作为一个分布式电源智能体;各分布式电源智能体跟随虚拟 领航者智能体的状态。
[0060] 综上所述,本发明实施例通过上述步骤101-步骤103不但能够抑制复杂、动态环 境对直流微网的影响,提高直流微网的电压质量W及动态响应能力,同时还能够兼顾直流 微网的功率分配和电压稳定,使得直流微网更加安全稳定地运行。
[00川实施例2
[0062] 下面结合具体的计算公式、例子、附图对实施例1中的方案进行详细的描述,详见 下文描述:
[0063] 201 :构建直流微网虚拟领航者多智能体结构;
[0064] 参见图2,根据直流微网中各分布式电源的特点,建立直流微网系统的虚拟领航者 多智能体结构:将直流微网系统的额定期望值作为一个虚拟领航者智能体;将直流微网中 的每个直流分布式电源W及其控制器作为一个分布式电源智能体值GAgent)。各DGAgent 跟随虚拟领航者智能体的状态,在一致性控制协议的作用下,通过智能体之间的相互作用、 信息交互,最终实现一致。
[0065] 202 :根据直流微网虚拟领航者多智能体结构获取多智能体一致性协议;
[0066] 多智能体网络中的每一个智能体都能用一阶动态模型来描述:占約=?点),(/ = 1,.'',坤, 其中,Xi(t)为第i个虚拟领航者智能体的电压状态,Ui(t)为控制器的输入,即为需要设计 的一致性反馈控制律,它只与第i个虚拟领航者智能体及其邻居虚拟领航者智能体的状态 有关;为第i个虚拟领航者智能体状态的导数;n为虚拟领航者智能体的个数。另外, 常将含有额定期望值的虚拟领航者智能体看作是第0个智能体。
[0067] 为提高直流微网系统的动态响应能力和收敛速度,本发明实施例选用的一致性协 议的基本形式为:
[0068]
[0069] 式中,X,(t)为第j个虚拟领航者智能体的电压状态;/你)=#劲餅巧)^,为设计 的关于自变量h的已知函数,且假设h'f(h) >0。在一致性协议中h=x,(t)-Xi(t)化为 第i个虚拟领航者智能体的邻居集;ay> 0是一个非负实数,它表示虚拟领航者智能体j 传递给虚拟领航者智能体i的信息所加的权重,当虚拟领航者智能体j没有向虚拟领航者 智能体i传递信息时a。= 0,因此a0 ;
[0070] 同理bi表示虚拟领航者智能体i传递给虚拟领航者智能体0的信息所加的权重, 0。在直流微网系统中,为达到即插即用的目的,取a。二a,1;将虚拟领航者看作是第0 个智能体,其状态为Xe(t)。
[0071] 当考虑线路阻抗等因素对直流微网系统的影响时,下垂控制中的虚拟阻抗应跟随 直流微网系统负荷W及直流电压的变化而变化。而多智能体一致性协议仅需相邻分布式电 源的信息,只要求网络是联合连通的,则直流微网系统可达到领航跟随一致性,其收敛速度 更快,动态响应能力更好。
[0072] 203:将获取到的多智能体一致性协议应用到直流微网虚拟领航者多智能体结构 中,获取基于虚拟领航者智能体邻居集Ni的直流微网一致性协议;
[0073] 其中,为了保证直流微网在功率精确分配的同时直流微网系统电压的稳定性,取 各虚拟领航者智能体的状态为DC-DC变换器输出侧电压,将多智能体一致性协议应用到所 建立的直流微网虚拟领航者多智能体结构中,可得基于智能体邻居集Ni的直流微网一致性 协议: ^知=2>,,/化(')-!作))+ 心:
[0074] 州 (4):
[007引式中,Vef为虚拟领航者智能体所包含的直流母线电压参考值;为Ve対应 的导数;V,(t)和Vi(t)分别为虚拟领航者智能体j和i所包含的电压值;;/;W为Vi(t)对 应的导数/拷汾-巧的:)=6"''-"''8物:於的-巧斯)心戸斯-雌)。
[0076] 204 :通过基于智能体邻居集Ni的直流微网一致性协议获取直流微网系统的非线 性误差一致性控制协议;
[0077] 令Gi(t) =Vi(t)-Vcf,将式(4)化简可得直流微网系统的非线性误差一致性协 议: 跨如=Z杉胸-玲说)
[0078] 师 微 -?%膊技= :1,2,"?姆
[007引式中,01a)为虚拟领航者智能体1所包含的电压值Via)与虚拟领航者智能体0 所包含的直流母线电压参考值Vew之间的误差;为6i(t)对应的导数;e,(t)为虚拟领 航者智能体j所包含的电压值V,(t)与虚拟领航者智能体0所包含的直流母线电压参考值Vcf。:之间的误差。函数f的含义同公式(3),本发明实施例对此不做寶述。
[0080] 考虑到直流微网中电压和电流的关系,取b为电压电流禪合系数,可得关于虚拟 阻抗动态调节量AR的非线性一致性协议为:
[0081] 二(0,(/ 二!'2....") (6)
[0082] 式中,为虚拟阻抗动态调节量ARi对应的导数。
[0083] 式(5)和化)即为所设计的非线性误差一致性控制协议。该一致性协议W电压偏 差为输入,通过比较本地DC-DC变换器输出电压偏差与其邻居集(jGNi)DC-DC变换器输 出电压偏差,得到虚拟阻抗动态调节量。
[0084] 参见图3和图4,通过该控制协议得到的虚拟阻抗动态调节量ARi与额定虚拟阻 抗Rdi相加,就可W实现根据负荷和电压情况实时自适应地调整直流下垂控制中的虚拟阻 抗的大小,此时的虚拟阻抗用Rdi(t)表示:
[00 财 馬,.的二馬,.+ [么}?,冰,(/二1,2,一内)(7) J
[0086] 为判断直流微网控制系统的稳定性,考虑一个候选李雅普诺夫函数:
[0087]
[0088] 显然,V(e(t))是关于e(t)的半正定函数,r= (1,2,…,n},可知:
[0089]
[0090] 式中,为V(e(t))的导数。函数f的含义同公式(3),本发明实施例对此不 做寶述。
[0091] 由于(e,-ei)f(e,(t)-ei(t)) > 0,得!>(嗦))如,故由李雅普诺夫函数说明该直流 微网控制系统是稳定的。
[0092] 205 :对直流微网外环进行控制,通过比例复数积分对内环进行控制。
[0093] 为了实现直流微网母线电压和直流微网功率分配的更有效控制,本发明实施例在 上述多智能体一致性理论的自适应下垂控制的基础上,提出一种直流微网多环控制,直流 微网系统的控制框图如图5所示。
[0094] 首先,图5外环采用上述的多智能体一致性自适应下垂控制,依靠本地电压Vi和 邻居集电压V,,jGNi经一致性控制协议后可W得到自适应变化的虚拟阻抗Rdi(t),经过直 流下垂控制后可实现系统功率的分配W及系统电压的稳定。
[009引其次,在内环控制中,鉴于传统的电压环采用比例积分的)控制无法消除直流微 网系统中输出电压的稳态误差,本发明实施例中的电压环控制采用比例复数积分(PCI)控 审IJ,W实现直流微网系统电压的零稳态误差控制,提高直流微网系统的动态响应能力。通过 内环控制器输出的V作为DC-DC变换器输出电压的参考给定值,与S角载波比较产生PW
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