[发明专利]一种基于双重SMC-一致性理论的孤岛微电网分层控制方法

权利要求书

1.一种基于双重SMC-一致性理论的孤岛微电网分层控制方法，其特征在于，所述方法中的分层即是分为网络层和物理层，基于分层架构完成对各分布式电源(Distributedenergy resource，简称DER)输出电压和角频率的控制，提高在分层控制过程中微网系统的稳定性；具体步骤如下：

步骤1，设计微电网分层控制架构；

步骤2，设计一次SMC-一致性控制策略；

步骤3，设计二次SMC-一致性控制策略；

步骤4，完成对电压和角频率的二次控制；

步骤5，通过搭建实验场景验证该方法的有效性。

2.根据权利要求1所述的一种基于双重SMC-一致性理论的孤岛微电网分层控制方法，其特征在于：步骤1中，分层即是分为网络层和物理层；网络层由通信网络、一致性控制环节和二次控制环节组成；在网络层中，每个DER被认为是通信网络的智能体(Agent)；其中，每一个智能体都有数据通信和一致性计算功能；物理层由DER、逆变器、LC滤波器、Park变换环节、下垂控制(一次控制)环节、电压合成环节、电压电流双闭环和PWM信号发生器组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于双重SMC-一致性理论的孤岛微电网分层控制方法，其特征在于：步骤2中，在网络层中，物理层的变化会影响通信数据；在网络层数据传输过程中存在通信数据干扰；

3-1，基于领导跟随一致性协议的基本理论，以两个跟随者(Follower1，Follower2)和一个领导者(Leader)为例，设计以下一致性协议：

其中，k_i1和k_i2(i＝1,2)是协议中的增益；x₁(t),x₂(t)和x_L(t)分别为Follower1，Follower2和Leader的状态量；Δx₁(t)和Δx₂(t)是外界扰动；x′₁＝x₁(t)+Δx′₁(t)；x′₂＝x₂(t)+Δx′₂(t)；扰动的数学表达式如下:

这个系统需要解耦；解耦方法如下所示：

原始的状态方程可以写成y＝Cx；表达式如下：

反馈矩阵被设置为R中各元素按如下方式来选择:

解耦后的扰动表达式如下

滑模面设计如下：

其中，和均为滑模面的控制系数；

滑模控制器设计为并且有：

令并且即有：

然后，取Lyapunov函数为该函数的导数如下：

令为了使函数满足Lyapunov稳定性，有：

其中，是协议中的切换增益，并且

3-2.滑动面中参数的选择

利用SMC实现有限时间控制；时间可分为两部分：到达时间和滑动时间；分析如下：

到达阶段：

利用SMC实现有限时间控制；时间可分为两部分：到达时间和滑动时间；分析如下：

到达阶段：

设有Lyapunov函数为并且有到达阶段所需要的时间设定为t₁.再将代入到有：

如果即有：

如果即有：

滑动阶段：

滑动阶段的时间设置为t₂(Δx′₁(t₁)≠0,Δx′₁(t₁+t₂)＝0)，且所有扰动都是非负的；在滑动阶段，有所以，

因此，滑模面的参数可以通过下式设计：

对于其他情况，也可以采用同样的方式来进行SMC的设计。