[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

说明书

本发明公开了一种基于双重SMC‑一致性理论的孤岛微电网分层控制方法，包括：设计微电网分层控制架构；设计一次SMC‑一致性控制策略；设计二次SMC‑一致性控制策略；完成对各分布式电源由下垂控制输出电压和角频率的二次控制；通过搭建实验场景验证该方法的有效性。本发明方法能在有效调整电压和角频率至各自参考值的基础上，提高微电网系统在二次控制过程中的稳定性，并且能够减少该系统进行二次控制的时间。

技术领域

本发明涉及智能电网控制领域，具体涉及一种基于双重滑动模型控制(Slidingmodel control,简称SMC)-一致性理论的孤岛微电网分层控制策略的设计方法。

背景技术

微电网(Micro-Grid)也译为微网，是指由分布式电源(Distributed energyresource，简称DER)、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。作为高压传输与低压DER之间的桥梁，“微电网”的概念如今得到了广泛应用，我国也将其作为重要的战略的研究内容。

与此同时，微电网的控制方法也得到了广泛的研究。其中，下垂控制是目前应用最广泛的控制方法之一，其被广泛应用于控制微电网中各分布式能源的电压和角频率。但由于下垂控制方法是通过使用许多近似过程得到的，传统的下垂控制是有差调节，即下垂控制在控制过程中会引起电压和角频率的误差。单纯的下垂控制不能实现微网系统的电压值和角频率值达到预期的参考值。所以，微网系统需要改进的控制方法，用以保持各分布式电源输出电压和角频率的稳定。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以自身处于孤岛运行。由于微电网中的各类分布式电源和储能装置连接到主网络的接口大多数都是通过由高频电力电子器件组成的逆变器作为主要组成部分，因此对微电网的控制可以理解为对各应用于微网系统中的逆变器的控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于双重SMC-一致性理论的孤岛微电网分层控制方法，基于分层控制架构并利用微电网内部的通信网络，通过合理分析控制策略确保微电网的电压和角频率得到可靠的控制效果。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明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。

进一步的，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、双重SMC-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共识计算功能；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。

进一步的，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；

2-1，基于领导跟随一致性协议的基本理论，以两个跟随者和一个领导者为例，设计以下一致性协议：