[發(fā)明專利]一種基于多智能體系統(tǒng)的孤島微網(wǎng)電壓/頻率分布式二級(jí)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710023625.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN106712085B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃大為;蔡國偉;楊冬鋒;侯國強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種基于多智能體系統(tǒng)的孤島微網(wǎng)電壓/頻率分布式二級(jí)控制方法，此控制方法如下所述：

1)分布式電壓一級(jí)下垂控制器設(shè)計(jì)

為了使第i個(gè)分布式電源的輸出電壓v_o,magi同步到參考電壓v_ref，為下垂控制選擇一個(gè)合適的電壓控制輸入量V_ni，分布式電壓一級(jí)下垂控制器的設(shè)計(jì)步驟如下：

分布式電源的下垂特性可用下式表示：

v_odi＝V_ni-n_QiQ_i (1)

式中，Q_i表示第i個(gè)分布式電源輸出的無功功率，v_odi是第i個(gè)分布式電源的輸出電壓v_o,magi的直軸分量；運(yùn)用輸入-輸出反饋線性化理論，將式(1)等式兩邊分別微分，即：

式中，u_vi是輔助控制輸入量；根據(jù)式(2)，分布式電壓控制問題就轉(zhuǎn)化為一個(gè)一階線性多智能體系統(tǒng)的跟蹤同步問題：

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)v_odi的同步，假設(shè)每個(gè)分布式電源可以在制定的有向通信圖上和其他分布式電源互相聯(lián)系；輔助控制輸入量u_vi根據(jù)每一個(gè)分布式電源及其在有向通信圖上相鄰的分布式電源的信息來確定：

u_vi＝-c_ve_vi (4)

式中，c_v為控制增益；e_vi為第i個(gè)分布式電源與其相鄰的第j個(gè)分布式電源間的跟蹤誤差；

e_vi具體表達(dá)式為：

固定增益g_i≥0且至少有一個(gè)分布式電源能獲取參考電壓v_ref的值；

為保證分布式電源輸出的無功功率按照下垂控制方法分配，即分布式電源輸出的無功功率須滿足下述兩式：

n_Q1Q₁＝n_Q2Q₂＝…＝n_QiQ_i＝…＝n_QNQ_N (7)

式中，N為微網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)分布式電源的數(shù)目；Q_max.i為第i個(gè)分布式電源的額定無功功率；由于分布式電壓一級(jí)下垂控制系數(shù)n_Qi是根據(jù)各分布式電源的額定無功功率制定的，所以式(6)等價(jià)于式(7)；

因此為了使分布式電壓下垂控制方法滿足式(6)和式(7)，需對(duì)式(2)中的引入附加的輔助控制輸入量u_qi；由此，將分布式電壓控制問題變成一個(gè)一階線性多智能體系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器同步問題：

為了實(shí)現(xiàn)同步，附加的輔助控制輸入量u_qi須滿足下式：

u_qi＝-c_qe_qi (9)

式中，c_q∈R為控制增益；e_qi是第i個(gè)分布式電源與其相鄰的第j個(gè)分布式電源間的跟蹤誤差；

e_qi具體表達(dá)式為：

綜上，電壓控制輸入量V_ni設(shè)計(jì)為：

V_ni＝∫(u_vi+u_qi)dt (11)

2)分布式頻率一級(jí)下垂控制器設(shè)計(jì)

分布式頻率一級(jí)下垂控制的目標(biāo)是使各分布式電源的頻率同步到額定值，分布式頻率一級(jí)下垂控制的控制方法按照下述兩式分配有功功率：

m_P1P₁＝…＝m_PNP_N (13)

其中，m_pi表示第i個(gè)分布式電源的分布式頻率一級(jí)下垂控制系數(shù)；P_maxi為第i個(gè)分布式電源的額定有功功率；

同上，將分布式電源頻率下垂特性等式兩邊分別微分得：

其中，v_fi是輔助控制輸入量；頻率控制輸入量ω_ni根據(jù)v_fi得到，即：

ω_ni＝∫v_fidt (15)

根據(jù)式(14)，分布式頻率控制就轉(zhuǎn)化為一階線性多智能體系統(tǒng)的同步問題，即：

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)ω_ni的同步，輔助控制輸入量v_fi的具體表達(dá)式為：

式中，c_fi是控制增益，固定增益g_i≥0且至少有一個(gè)分布式電源能獲取參考角頻率ω_ref的值；

3)分布式電壓二級(jí)控制器設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步改善電壓質(zhì)量，彌補(bǔ)分布式電壓一級(jí)下垂控制器的誤差，使各分布式電源的電壓變化量δV_ni同步到樞紐母線電壓變化量δV_ns，運(yùn)用前述的輸入-輸出反饋線性化理論，將δV_ni微分：

式中，u_vci是輔助控制輸入量；據(jù)式(18)，分布式二級(jí)電壓控制也變?yōu)橐粋€(gè)一階線性多智能體系統(tǒng)的跟蹤同步問題：

為了實(shí)現(xiàn)δV_ni的同步，假設(shè)每個(gè)分布式電源可以在制定的有向通信圖上和其他分布式電源互相聯(lián)系；輔助控制輸入量u_vci根據(jù)每一個(gè)分布式電源及其在有向通信圖上相鄰的分布式電源的信息來確定：

u_vci＝-c_vce_vci (20)

式中，c_vc為控制增益；e_vci為第i個(gè)分布式電源與其相鄰的第j個(gè)分布式電源間的跟蹤誤差；

e_vci具體表達(dá)式為：

固定增益g_i≥0且至少有一個(gè)分布式電源能獲取樞紐電壓變化量δV_ns的值；

由式(18)-式(21)即可得出：

δV_ni＝∫u_vcidt (22)

綜上，結(jié)合分布式電壓一級(jí)下垂控制器及分布式電壓二級(jí)控制器，由式(11)和式(22)即可得到新的電壓控制輸入量

4)分布式頻率二級(jí)控制器設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步改善頻率質(zhì)量，彌補(bǔ)分布式頻率一級(jí)下垂控制器的誤差，使各分布式電源的頻率變化量δω_ni同步到樞紐母線頻率變化量δω_ns，運(yùn)用前述的輸入-輸出反饋線性化理論，將δω_ni微分：

式中，u_ωci是輔助控制輸入量；據(jù)式(24)，分布式頻率二級(jí)控制也變?yōu)橐粋€(gè)一階線性多智能體系統(tǒng)的跟蹤同步問題：

為了實(shí)現(xiàn)δω_ni的同步，假設(shè)每個(gè)分布式電源可以在制定的有向通信圖上和其他分布式電源互相聯(lián)系；輔助控制輸入量u_ωci根據(jù)每一個(gè)分布式電源及其在有向通信圖上相鄰的分布式電源的信息來確定：

u_ωci＝-c_ωce_ωci (26)

式中，c_ωc為控制增益；e_ωci為第i個(gè)分布式電源與其相鄰的第j個(gè)分布式電源間的跟蹤誤差；

e_ωci具體表達(dá)式為：

固定增益g_i≥0且至少有一個(gè)分布式電源能獲取樞紐頻率變化量δω_ns的值；

由式(24)-式(27)即可得出：

δω_ni＝∫u_ωcidt (28)

綜上，結(jié)合分布式頻率一級(jí)下垂控制器及分布式頻率二級(jí)控制器，由式(15)和式(28)即可得到新的頻率控制輸入量

由1)、2)、3)、4)即可得到一種基于多智能體系統(tǒng)的孤島微網(wǎng)電壓/頻率分布式二級(jí)控制方法。