[發明專利]基于線性二次型優化的微電網分布式控制器參數確定方法

有效

• 申請號: 201810229054.3
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108363306B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 樓冠男;顧偉;曹戈;洪灝灝;楊權
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;H02J3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開了基于線性二次型優化的微電網分布式控制器參數確定方法，屬于微電網運行控制的技術領域。該方法，基于下垂控制建立實現無功均分和平均電壓恢復的微電網小信號模型；將微電網小信號模型轉化為多個對應于各分布式電源的單輸入單輸出子模型；設計分散式輸出反饋控制器及線性二次型優化目標函數；選取一穩定的反饋控制器，計算線性二次型優化目標函數對反饋控制器的變化率，基于變化率改進反饋控制器，使改進后的控制器二次型優化性能優于改進前控制器的性能，從而獲得局部最優分布式控制器。該方法基于線性二次型優化策略設計微電網分布式控制器，實現微電網中無功功率均分和平均電壓恢復，從而提高微電網的整體電能質量。

技術領域

本發明公開了基于線性二次型優化的微電網分布式控制器參數確定方法，屬于微電網運行控制的技術領域。

背景技術

隨著地球資源的日漸衰竭以及人們對環境問題的日益關注，可再生能源的接入越來越受到世界各國的重視。微電網是一種在能量供應系統中增加可再生能源和分布式能源滲透率的新興能量傳輸模式，其組成部分包括微型燃氣輪機、風力發電機、光伏、燃料電池、儲能設備等分布式能源(Distributed Energy Resources，DER)、各種電負荷和/或熱負荷的用戶終端以及相關的監控、保護裝置。

微電網內部的電源主要由電力電子器件負責能量轉換并提供必須的控制；微電網相對于外部大電網表現為單一的受控單元，可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等的要求。微電網與大電網通過公共連接點進行能量交換，雙方互為備用，從而提高了供電的可靠性。由于微電網是規模較小的分散系統且與負荷的距離較近，可以增加本地供電的可靠性、降低網損，大大增加了能源利用效率，因此，微電網是一種符合未來智能電網發展要求的新型供電模式。

正常情況下，微電網與大電網連接，由大電網提供電壓、頻率支撐；當配網側出現故障時，公共連接點斷開，微電網進入孤島模式。孤島模式下，采用下垂控制策略的對等控制模式由于不需要主導分布式電源及聯絡線間的聯系獲得了廣泛的關注，但由于各分布式電源輸出阻抗不同，無功功率均分很難達到滿意效果，此外，下垂控制會引起各本地電壓與額定參考值的偏差，需要采用微電網二次電壓控制。就控制結構而言，微電網二次控制可分為集中式控制和分布式控制。其中，基于中央控制器的集中式控制需要復雜的通訊網絡并處理大量的數據，而且點對點通訊的失敗、可再生能源的即插即用加大了集中控制的負擔；而分布式控制采用與相鄰分布式電源進行通信的信息交互方式，在保證高效的信息共享的同時降低了通訊結構的復雜度，因此，有關分布式控制的研究較為廣泛，而分布式控制器將對二次電壓控制性能產生重要影響，因此有必要研究一套指導分布式控制器參數設計的方法以有效提高微網穩定性及動態性能。

發明內容

本發明的發明目的是針對上述背景技術的不足，提供了基于線性二次型優化的微電網分布式控制器參數確定方法，基于靜態輸出反饋將微電網小信號模型分解為對應于各分布式電源的單輸入單輸出模型，從而將分布式二次控制器的參數設計轉化為分散式控制器的參數設計，實現了微電網無功功率均分和平均電壓恢復，解決了集中式控制通訊復雜的技術問題并針對分布式控制器參數設計提出一種可行方案。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

基于線性二次型優化的微電網分布式控制器參數確定方法，基于下垂控制并以無功功率均分和平均電壓恢復為控制目標建立微電網開環小信號模型，將微電網小信號模型轉換為對應于各分布式電源的單輸入單輸出子模型，根據各分布式電源的單輸入單輸出子模型建立微電網分散式輸出反饋控制器，根據二次型優化目標函數對反饋控制器的變化率迭代更新反饋控制器的參數直至滿足二次型優化目標。

作為基于線性二次型優化的微電網分布式控制器參數確定方法的進一步優化方案，微電網開環小信號模型包含使得微電網無功功率均分和電壓恢復的微電網輔助狀態變量。