[發(fā)明專利]一種考慮時變通信延時的微電網(wǎng)的電壓魯棒控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010582218.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111665724A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉;曾志濤;李奇越;李帷韜;徐曉冰;王建平
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;H02J3/12
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種考慮時變通信延時的微電網(wǎng)的電壓魯棒控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，根據(jù)電路定理與小信號建模法，建立微電網(wǎng)電壓小信號模型；

步驟2，分析通信網(wǎng)絡(luò)中的最大時變延時并設(shè)計電壓狀態(tài)反饋魯棒控制器，從而構(gòu)建微電網(wǎng)電壓閉環(huán)模型；

步驟3，設(shè)定魯棒性能為γ，初始的電壓魯棒控制器參數(shù)為K，參數(shù)優(yōu)化步長為h；

步驟4，判斷所述微電網(wǎng)電壓閉環(huán)模型是否滿足穩(wěn)定魯棒條件，若滿足，則將K+h賦值給k后，重新執(zhí)行步驟4，否則，則進入步驟5；所述穩(wěn)定魯棒條件為漸近穩(wěn)定且滿足魯棒性能要求γ；

步驟5，令微電網(wǎng)電壓閉環(huán)模型在魯棒性能為γ條件下的最優(yōu)魯棒控制器參數(shù)為K-h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓魯棒控制方法，其特征在于，利用式(1)建立步驟1中的微電網(wǎng)電壓小信號模型：

式(1)中，u(t)為t時刻的控制變量，為t時刻的狀態(tài)變量x(t)的微分，且x(t)＝[x₁(t),x₂(t)]^T，其中x₁(t)為下垂環(huán)節(jié)系數(shù)k的輸出項，x₂(t)為t時刻的控制變量u(t)的微分，ω(t)為t時刻的擾動變量，且ω(t)＝ΔQ為逆變器輸出無功功率的波動量，z(t)為t時刻的控制輸出量，且表示逆變器的輸出電壓，A表示t時刻的狀態(tài)變量x(t)的第一系數(shù)，且B表示t時刻的控制變量u(t)的系數(shù)，且B_w表示為t時刻的擾動變量ω(t)的系數(shù)，且C表示t時刻的狀態(tài)變量x(t)的第二系數(shù)，且C＝[-1 1]，其中，τ_p為低通濾波器的時間常數(shù)，H表示逆變器輸出電壓到逆變器輸出無功功率的過渡環(huán)節(jié)，且V_e是微電網(wǎng)公共母線電壓；φ_e是逆變器的功率角；X為逆變器等效輸出阻抗。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓魯棒控制方法，其特征在于，步驟2中通信網(wǎng)絡(luò)中最大時變延時的分析過程如下：

對于包含n個微電源的微電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)的延時狀態(tài)用延時矩陣τ_t表示；且其中，n為正整數(shù)且n大于等于3，i,j∈{1,2,...n}；τ_i,j表示第i個微電源到第j個微電源的時變的通信延時，則最大時變延時記為τ_m＝max{τ_1，1,τ_1，2,...,τ_i,j,...,τ_n,n}。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓魯棒控制方法，其特征在于：

利用式(2)得到所述步驟2中電壓狀態(tài)反饋魯棒控制器的表達式：

u(t)＝-Kx(t-τ_m) (2)

式(2)中，K為電壓魯棒控制器參數(shù)；

利用式(3)得到微電網(wǎng)電壓閉環(huán)模型的表達式：

式(3)中，x(t-τ_m)為t時刻的狀態(tài)變量x(t)滯后最大時變延時τ_m的狀態(tài)變量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電壓魯棒控制方法，其特征在于：利用式(5)-式(7)得到所述步驟4中穩(wěn)定魯棒條件：

P_N+F_N＞0 (5)

式(5)中，P_N為維度為r(L+1)×r(L+1)的第一線性矩陣，其中，r，L為正整數(shù)，F(xiàn)_N表示滿足維度r(L+1)×r(L+1)的第二線性矩陣，并有：

F_N＝diag(0_r,F_1N) (8)

式(8)中，0_r表示維度為r×r的零矩陣，F(xiàn)_1N表示維度為rL×rL的第三線性矩陣，并有：

式(9)中，表示克勞內(nèi)克乘積，M_N(t)表示由多個線性獨立函數(shù)組成的第一多項式函數(shù)，且其中，m_i(t)是第i個線性獨立函數(shù)，且i＝1,2…N；表示第i個線性獨立函數(shù)m_i(t)的轉(zhuǎn)置，Q為維度為r×r的第一正定對稱矩陣；

式(6)中，Λ為維度為N(2r+4)×N(2r+4)的第四線性矩陣，并有：

式(10)中，Λ₁為維度為N(2r+4)×N(2r+4)的第五線性矩陣，并有：

式(11)中，H₁為維度為r(N+1)×N(2r+4)的第六線性矩陣，并有：

式(12)中，G₂為維度為r×N(2r+4)的第七線性矩陣，為第七線性矩陣G₂的轉(zhuǎn)置，并有：

G₂＝[0_r×r I_r 0_{r×(5+N)·r+m}] (13)

式(13)中，m為正整數(shù)；

式(12)中，G₆為維度為r×N(2r+4)的第八線性矩陣，為第八線性矩陣G₆的轉(zhuǎn)置，并有：

G₆＝[0_L×r(4r+m) I_L×r] (14)

式(11)中，H₂為維度為r(N+1)×N(2r+4)的第九線性矩陣，并有：

式(15)中，H₃為維度為r(N+1)×N(2r+4)的第十線性矩陣，并有：

式(16)中，為第二多項式函數(shù)，且為第一多項式函數(shù)M_N(t)在t＝0下與維度為r×r的單位矩陣I_r的克勞內(nèi)克乘積，為第三多項式函數(shù)，且為第一多項式函數(shù)M_N(t)在t＝-τ_m下與維度為r×r的單位矩陣I_r的克勞內(nèi)克乘積，為第四多項式函數(shù)，等于除以為第五多項式函數(shù)，且第五多項式函數(shù)為第一多項式函數(shù)M_N(t)與維度為r×r的單位矩陣I_r的克勞內(nèi)克乘積，為第六多項式函數(shù)，且為第五多項式函數(shù)的微分，G₄為維度為r×N(2r+4)的第十一線性矩陣，并有：

G₄＝[0_r×3r I_r 0_r×(3+N)r+m] (17)

式(10)中，Λ₂為維度為N(2r+4)×N(2r+4)的第十二線性矩陣，并有：

式(10)中，Λ₃為維度為N(2r+4)×N(2r+4)的第十三線性矩陣，并有：

式(19)中，S為維度為r×r的第二正定對稱矩陣,H₄為維度為r(N+1)×N(2r+4)的第十四線性矩陣，并有：

式(20)中，為第七多項式函數(shù)，且為第八多項式函數(shù)M_N+1(t)在t＝0下與維度為r×r的單位矩陣I_r的克勞內(nèi)克乘積，M_N+1(t)為第八多項式函數(shù)，且為第六多項式函數(shù)，且為第八多項式函數(shù)M_N+1(t)在t＝-τ_m下與維度為r×r的單位矩陣I_r的克勞內(nèi)克乘積，為第九多項式函數(shù)，且等于第十一多項式函數(shù)除以第十多項式函數(shù)為第十多項式函數(shù)，且為第八多項式函數(shù)M_N+1(t)與維度為r×r的單位矩陣I_r的克勞內(nèi)克乘積，為第十一多項式函數(shù)，且為第十多項式函數(shù)的微分；G₁為維度為r×N(2r+4)的第十五線性矩陣，并有：

G₁＝[I_r 0_r×6r+m] (21)

式(19)中，F(xiàn)_N+1表示維度為rL×rL的第十六線性矩陣，并有：

式(10)中，Λ₄為維度為N(2r+4)×N(2r+4)的第十七線性矩陣，并有：

式(23)中，R為維度為r×r的第三正定對稱矩陣，Z為維度為r×r的第四正定對稱矩陣，G₃為維度為r×N(2r+4)的第十八線性矩陣，并有：

G₃＝[0_r×2r I_r 0_r×(4+N)r+m] (24)

式(10)中，Λ₅為維度為N(2r+4)×N(2r+4)的第十九線性矩陣，并有：

式(25)中，P₁為維度為r×r的第五正定對稱矩陣，P₂為維度為r×r的第六正定對稱矩陣，P₃為維度為r×r的正定對稱矩陣，G₅為維度為r×N(2r+4)的第二十線性矩陣，并有：

G₅＝[0_r×4n I_r 0_r×N·n] (26)。