[发明专利]一种基于自适应动态规划的分布式发电机协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于智能电网控制领域，尤其是涉及一种基于自适应动态规划的分布式发 电机协调控制方法。

背景技术

为提高新能源利用率以及大电网对可再生能源的接纳能力，通常将包含分布式电 源、储能和负荷的小型发电厂以微电网的形式接入大电网。微电网是与外部电网隔离、能够 自治运行的小型电力系统。通过静态开关的切换，它能够运行在孤岛和并网两种模式。如何 使得两种模式平滑切换、保证微电网稳定运行至关重要。微电网运行在并网模式时，其频率 和电压稳定由大电网支撑，当切换到孤岛运行模式时，微电网控制系统需要保证其电压和 频率同步。而微电网系统内多种不同类型的分布式电源间的协调控制是系统运行控制的关 键。此外，由于分布式电源模型参数会因老化、热效应等因素发生缓慢变化，负荷随机扰动、 以及微电网自身运行模态切换等导致微电网系统动态具有不确定性。

目前针对分布式发电机的协调控制主要有集中式控制、分散式控制与分布式控制 三种策略。集中式控制要求中央控制器在复杂的双向通信网络环境下收集所有分布式发电 机的运行状态信息，并统一下达控制指令，其建设成本高，并且容易发生单点故障，降低系 统可靠性；在分散式控制模式下，每台分布式发电机的控制指令的计算与实施均在本地完 成，可扩展性较强，但在这种模式下各分布式发电机之间没有必要的信息交互，难以协调各 分布式发电机的输出，进而导致无法满足系统运行要求；而分布式控制模式可以管理和控 制大量的分布式发电机，仅利用邻域信息即可达到较好的控制效果，成本低廉，可扩展性 强。

然而，上述三种模式都依赖于精确已知的分布式发电机模型，由于分布式电源模 型参数会因老化、热效应等因素发生变化，负荷随机扰动、以及微电网自身运行模态切换等 都会导致微电网系统动态具有不确定性。而现有的三种控制策略无法补偿分布式发电机的 不确定性动态，导致实际控制效果会有所降低。因此，考虑分布式发电机具有不确定性动态 并且联合考虑其输出电压和频率稳定的问题有待解决。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于自适应动态规划的分布式发电机协 调控制方法，通过建立分布式发电机大信号动态模型和发电机电压幅值和相角跟踪误差动 态，基于自适应动态规划方法设计出近似最优性能指标函数和近似最优控制率，使得多个 分布式电源之间相互协调，使得其输出电压的幅值和相角跟踪到领导者，维持微电网系统 频率和电压稳定，同时实现各个分布式发电机之间负荷功率均分。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于自适应动态规划的分布式发电机协调控制方法，包括如下步骤：

步骤1：建立分布式发电机大信号动态模型，所述分布式发电机大信号动态模型包 括三相全桥电压源型逆变器的动态模型和三环控制模型，三相全桥电压源型逆变器的动态 模型通过park变换转换为dq坐标系下的模型，三环控制模型中的三环分别为功率环、电压 外环和电流内环；

步骤2：在分布式发电机大信号动态模型中，根据微电网运行模式选取领导者，建 立输入变量与输出变量的关系，并构建系统跟踪误差动态，所述输入变量为下垂控制的电 压幅值参考值和相位参考值，输出变量为发电机的输出电压幅值和相角；

步骤3：在系统跟踪误差动态中，定义最优性能指标函数和对应的耦合哈密顿函 数，得到最优控制率的形式和耦合的HJB方程，从而基于神经网络自适应动态规划方法设计 出近似最优性能指标函数和近似最优控制率，所述最优性能指标函数是指每台分布式发电 机消耗最小的能量来达到同步跟踪时的性能指标函数。

进一步的，本发明的基于自适应动态规划的分布式发电机协调控制方法，步骤1中 的分布式发电机大信号动态模型为：