1.基于事件触发机制的微电网有限时间二次调频控制方法,其特征在于:包含以下步骤:
步骤1:在初级控制层使用下垂控制策略,为局部的控制策略;
步骤2:基于平均一致性控制理论,采用多智能体系统结构,设计含时滞的比率一致性算法,其中包括Max‑Min一致性理论,在有限时间内分布式电源的状态渐近收敛;
步骤3:基于事件触发机制,在控制器设计过程中加入事件触发,并给出触发条件;
步骤4:更新微电网有功功率,对系统频率二次调节。
2.根据权利要求1所述的基于事件触发机制的微电网有限时间二次调频控制方法,其特征在于:步骤1,下垂控制中有功功率与频率关系参考同步发电机组一次调频过程,得到交流微电网运行于孤岛模式下,处于并联状态的逆变器的有功‑频率下垂控制方程:ωi=ωiset‑mi(Piout‑Piset) (1)式(1)中:ωi表示第i个逆变器的频率,ωiset表示第i个逆变器处设置的频率,第i个逆变器输出功率为Piout,设定值为Piset,逆变器额定功率为PiN,mi为第i个逆变器的下垂控制系数;
当变动幅度小、周期短的随机负荷变动即第一类负荷功率变化时,微电网工作在A、B之间,输出功率按额定功率比例分摊负荷功率,满足:用一阶离散系统表示系统状态:
ωi(t+1)=ωi(t)+ui(t),i=1,2,...,n (3)式(3)中用频率ωi表示节点i的状态变量,令ui表示节点i对于频率偏差的控制状态量;
因节点只与相邻节点进行通信,且通信网络为无向图,节点与相邻节点交换节点状态信息,构造控制状态输入:
将以上系统状态写成矩阵形式为:
ω(t+1)=Αω(t) (5)式(5)中,权重矩阵Α=(aij),为非负矩阵;根据平均一致控制理论,状态转移矩阵Α满T
足Α1=1,Α=Α,即为双随机对称矩阵,则系统状态一致并收敛于平均值为:步骤2,所涉及的含时滞比率一致性控制结构为:式(3)中,为参与一致性,将第i个DG的局部控制器的状态设为[ζi(t),ξi(t)],假设比率μi=ζi(t)/ξi(t),比率μi渐进收敛至平均值,即基于上述比率一致性算法得到比率的最大值以及最小值:为节约微电网通信资源,将Max‑Min一致性控制加入控制器中,使得系统迭代能够在有限时间内结束,其中Max一致性控制器设计为:T
式(6)中,有频率初始状态条件为Θ(0)=[Θ1(0),Θ2(0),...,Θn(0)];
Min一致性控制器设计为:
T
式(7)中,频率初始状态条件为Ξ(0)=[Ξ1(0),Ξ2(0),...,Ξn(0)];
步骤3,设计事件触发机制,将系统状态输入更新为:式(12)中其中 表示最后一次测量的时刻,分别表示为节点及其对邻居节点信息的最后一次测量估计值;定义出状态误差 后更新系统状态为:
根据Lyapunov理论给出事件触发条件:步骤4,实现微电网二次调频,通过利用一致性理论更新有功功率从而对频率进行调节;假设系统总输出有功功率P∑,频率ωi超过区间[ωmin,ωmax]时,假设第一台逆变器为可调逆变器,因而有功功率设定值Piset在可调范围中 内变动,输出功率范围为因逆变器需满足功率平衡,根据下垂控制的P‑f特性,其额定功率为有功功率设定值可调量ΔPiset也存在上下限,即 其中而可逆变器需调整输入有功功率设定值P1set至P′1set,使频率工作在频率设定值ωset,得到:而有功功率的可调量的估计值为 同时下垂控制系数mi简化为:式(16)中,εi表示DG的阻尼系数,Ri表示DG的速度下降特性斜率,同样频率也有设定值区间为
并且有
其中 为逆变器采用平移法后得到的节点处最大输出有功功率;用表示频率偏差平均值,Δωi=ωiset‑ωi表示频率偏差,ωiN表示额定频率;则可调逆变器有功功率可变设定值ΔP1set为:
由上述公式(17)得到二次频率调节为:从而消除微电网初级控制中下垂控制作用产生的频率偏差,运用比率一致性以及最大最小值一致性实现有限时间内的迭代,使微电网频率近收敛至额定值。
3.根据权利要求1所述的基于事件触发机制的微电网有限时间二次调频控制方法,其特征在于:局部控制单元的初级控制层采用下垂控制方式,满足孤岛微电网的负荷需求,下垂控制包含频率下垂控制和电压下垂控制,针对频率及有功功率部分进行设计,频率下垂控制通过如下的控制规则实现:
ωi=ωiset‑mi(Piout‑Piset) (1)式(1)中:ωi表示第i个逆变器的频率,ωiset表示第i个逆变器处设置的频率,第i个逆变器输出功率为Piout,设定值为Piset,逆变器额定功率为PiN,mi为第i个逆变器的下垂控制系数;
当变动幅度小、周期短的随机负荷变动即第一类负荷功率变化时,微电网工作在A、B之间,输出功率按额定功率比例分摊负荷功率,满足:用一阶离散系统表示系统状态:
ωi(t+1)=ωi(t)+ui(t),i=1,2,...,n (3)式(3)中用频率ωi表示节点i的状态变量,令ui表示节点i对于频率偏差的控制状态量;
因节点只与相邻节点进行通信,并且通信网络为无向图,节点与相邻节点交换节点状态信息,构造控制状态输入:
将以上系统状态写成矩阵形式为:
ω(t+1)=Αω(t) (5)式(5)中,权重矩阵Α=(aij),为非负矩阵;根据平均一致控制理论,状态转移矩阵Α满T
足Α1=1,Α=Α,即为双随机对称矩阵,则系统状态一致并收敛于平均值为:为满足合理分配节点处输出有功功率总和的需求,假设各节点状态为:式(7)中,为参与一致性,将第i个DG的局部控制器的状态初始条件选择为如下:根据上述比率一致性控制理论,得到如下结果:为节约微电网通信资源,将Max‑Min一致性控制加入控制器中,使得系统迭代在有限时间内结束,其中Max一致性控制器设计为:T
式(6)中,有频率初始状态条件为Θ(0)=[Θ1(0),Θ2(0),...,Θn(0)];
Min一致性控制器设计为:
T
式(7)中,频率初始状态条件为Ξ(0)=[Ξ1(0),Ξ2(0),...,Ξn(0)];
结合上述一致性理论,设计事件触发机制,将系统状态输入更新为:式(12)中其中 表示最后一次测量的时刻, 分别表示为节点及其对邻居节点信息的最后一次测量估计值;定义出状态误差 后更新系统状态为:
根据Lyapunov理论给出事件触发条件:实现微电网二次调频,根据步骤4,通过利用一致性理论更新有功功率从而对频率进行调节;假设系统总输出有功功率P∑,频率ωi超过区间[ωmin,ωmax]时,假设第一台逆变器为可调逆变器,因而有功功率设定值Piset在可调范围中 内变动,输出功率范围为因逆变器需满足功率平衡,根据下垂控制的P‑f特性,其额定功率为有功功率设定值可调量ΔPiset也存在上下限,即 其中而可逆变器需调整输入有功功率设定值P1set至P′1set,使频率工作在频率设定值ωset,得到:而有功功率的可调量的估计值为 同时下垂控制系数mi简化为:式(16)中,εi表示DG的阻尼系数,Ri表示DG的速度下降特性斜率,同样频率也有设定值区间为
并且有
其中 为逆变器采用平移法后得到的节点处最大输出有功功率;用表示频率偏差平均值,Δωi=ωiset‑ωi表示频率偏差,ωiN表示额定频率;则可调逆变器有功功率可变设定值ΔP1set为:
结合平移法以及可调逆变器可变设定值ΔP1set,得到各DG有功功率调节量更新为:更新有功功率为:
由式(19)可知各节点有功功率更新后设定值之和为各节点处的有功功率输出之和为P∑,即: 得到更新后有功功率的设定值为:P′iset=PiN+αiωiN(ωiN‑ω′iout) (20)由上述公式(20)得到二次频率调节为:上述更新频率的控制算法未停止,在有限时间中停止迭代,减少计算负担,使上述迭代过程在有限时间内停止,采用限制算法的迭代次数的方法;
当下一时刻为t+1=p(1+τmax)时,输出公式(10)、(11),其中p=1,2,...;
当下一时刻为t+1=q(D(1+τmax)+τmax)时,令 λ=Ξi(t+1),有 设置阈值ρ,当βi<ρ时,对系统状态ζi和ξi进行更新,否则就更新Θi和Ξi,直至满足阈值条件。
4.根据权利要求1所述的基于事件触发机制的微电网有限时间二次调频控制方法,其特征在于:整个下垂控制信号流程包括信号发生与信号接受、LC滤波、脉宽调制、PQ计算以及局部控制,每个局部控制各DG通过双向的通信链路与其邻近的DG交换状态信息,其中局部控制包括下垂、电压和电流控制;
将各DG均视为智能体,作为信号发生与接收装置,产生三相电流ili后,通过LC滤波输出滤波后初始电压voi、电流ioi,这两个信号可传输至负载以及公共耦合点处;同时对初始输入电流、电压进行PQ计算生成线性化后的有功功率Pi、无功功率Qi,这两个信号经过下垂控制后输出输入电压参考值vfi,对滤波后的初始电流以及下垂控制产生的输入电压参考值进行电压控制后输出三相电流更新值 其与三相电流经由电流控制后输出调制比输入电压vgi,最后该信号通过脉宽调制后返回DG。