[發明專利]一種基于多智能體系統的孤島微網電壓/頻率分布式二級控制方法

有效

• 申請號: 201710023625.3
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106712085B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 黃大為;蔡國偉;楊冬鋒;侯國強
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

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

1)分布式電壓一級下垂控制器設計

為了使第i個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合適的電壓控制輸入量V_ni，分布式電壓一級下垂控制器的設計步驟如下：

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個分布式電源輸出的無功功率，v_odi是第i個分布式電源的輸出電壓v_o,magi的直軸分量；運用輸入-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；根據式(2)，分布式電壓控制問題就轉化為一個一階線性多智能體系統的跟蹤同步問題：

為了實現對v_odi的同步，假設每個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系；輔助控制輸入量u_vi根據每一個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個分布式電源與其相鄰的第j個分布式電源間的跟蹤誤差；

e_vi具體表達式為：

固定增益g_i≥0且至少有一個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為微網孤島運行時分布式電源的數目；Q_max.i為第i個分布式電源的額定無功功率；由于分布式電壓一級下垂控制系數n_Qi是根據各分布式電源的額定無功功率制定的，所以式(6)等價于式(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一階線性多智能體系統的調節器同步問題：

為了實現同步，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個分布式電源與其相鄰的第j個分布式電源間的跟蹤誤差；

e_qi具體表達式為：

綜上，電壓控制輸入量V_ni設計為：

V_ni＝∫(u_vi+u_qi)dt (11)

2)分布式頻率一級下垂控制器設計

分布式頻率一級下垂控制的目標是使各分布式電源的頻率同步到額定值，分布式頻率一級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個分布式電源的分布式頻率一級下垂控制系數；P_maxi為第i個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v_fi得到，即：

ω_ni＝∫v_fidt (15)

根據式(14)，分布式頻率控制就轉化為一階線性多智能體系統的同步問題，即：

為了實現對ω_ni的同步，輔助控制輸入量v_fi的具體表達式為：

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

3)分布式電壓二級控制器設計

為進一步改善電壓質量，彌補分布式電壓一級下垂控制器的誤差，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；據式(18)，分布式二級電壓控制也變為一個一階線性多智能體系統的跟蹤同步問題：

為了實現δV_ni的同步，假設每個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系；輔助控制輸入量u_vci根據每一個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個分布式電源與其相鄰的第j個分布式電源間的跟蹤誤差；

e_vci具體表達式為：

固定增益g_i≥0且至少有一個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，結合分布式電壓一級下垂控制器及分布式電壓二級控制器，由式(11)和式(22)即可得到新的電壓控制輸入量

4)分布式頻率二級控制器設計

為進一步改善頻率質量，彌補分布式頻率一級下垂控制器的誤差，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；據式(24)，分布式頻率二級控制也變為一個一階線性多智能體系統的跟蹤同步問題：

為了實現δω_ni的同步，假設每個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系；輔助控制輸入量u_ωci根據每一個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個分布式電源與其相鄰的第j個分布式電源間的跟蹤誤差；

e_ωci具體表達式為：

固定增益g_i≥0且至少有一個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，結合分布式頻率一級下垂控制器及分布式頻率二級控制器，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的孤島微網電壓/頻率分布式二級控制方法。