[发明专利]一种考虑扰动影响的分布式微电网控制策略

权利要求书

1.一种考虑扰动影响的分布式微电网控制策略，其特征在于包括以下步骤：

S1：设计网络层和物理层控制结构；

将控制策略分为物理层和网络层；确定物理层包括功率计算环节、下垂控制环节、电压合成环节、电压电流双闭环控制环节和PWM信号产生器，为本地控制，不含各分布式电源间信息交流；确定网络层包括分布式电源通信网络、SMC-一致性二次控制环节，存在相邻分布式电源间信息交换；

S2：基于滑模控制-离散一致性理论设计具有虚拟领导者节点的滑模一致性控制器；在步骤S1控制结构上，建立网络层控制器数学模型，为步骤S4设计频率电压控制器，为网络层分布式二次控制提供控制策略要求；

S3：构建物理层，完成对微网各分布式电源电压与频率的一次控制；对分布式电源进行一次控制后得到电压与频率信息，将该信息传输至步骤S4网络层二次控制环节；

S4：构建网络层，完成微网各分布式电源电压与频率二次控制；对于步骤S3物理层一次控制传输的电压频率信息利用步骤S2设计的滑模一致性控制器，得到电压频率二次控制补偿值得到最终电压频率信息。

2.根据权利要求1所述的分布式微电网控制策略，其特征在于上述步骤S1得到的网络层与物理层控制结构，分别包括：

网络层信息传递存在数据干扰反作用于物理层，物理层变化会影响网络层通信数据；

网络层包括各分布式电源通信网络、SMC-一致性二次控制；

物理层包括下垂控制环节、功率计算环节、电压合成环节、电压电流双闭环控制环节和PWM信号产生器。

3.根据权利要求2所述的分布式微电网控制策略，其特征在于上述步骤S2中设计具有虚拟领导者节点的滑模一致性控制器，具体过程为：

3.1、构建微电网通信网络

从图论出发，基于多智能体分布式理论，将微电网各DG单元视作通信节点，各通信节点仅能与相邻通信节点进行信息交互；若系统状态需要收敛到指定参考值，设置某一通信节点为虚拟领导者节点用于接收全局信息；邻接矩阵为A＝[a_i1i2]，其中a_i1i2中i1、i2分别表示节点i1、i2的通信约束，跟随节点与跟随节点存在信息交换则a_i1i2＝1否则a_i1i2＝0；虚拟领导者节点与跟随节点通信约束由B＝diag{b₁,b₂,...,b_n}表示，虚拟领导者节点与跟随节点存在信息交换则b_i＝1否则b_i＝0；定义Laplscian矩阵L＝D-A；度矩阵D＝diag{d₁,d₂,...,d_n}；在虚拟领导者节点作用下，k时刻离散一阶一致性算法表示为：

X(k+1)＝X(k)+u(k)

u(k)＝(L+B)(X(k)-I_n*x_ref)

其中K表示离散状态下某时刻，X(k)＝[x₁(k)；x₂(k)；...；x_n(k)]为所有节点的电压或频率状态，X(k+1)表示K时刻下一时刻节点状态，u(k)表示在k时刻的输入值，x_ref为虚拟领导节点接收全局信息，I_n＝[1,1...n]^T，

lim_t→∞x_i＝x_ref

x_i指i节点状态信息，将实现时间t趋于无穷时，各通信节点状态收敛至给定全局信息；

3.2、考虑扰动影响和系统不确定性引入滑模控制

在离散一致性控制基础上考虑扰动影响引入离散积分滑模控制，扰动影响下系统可表示为：

X(k+1)＝X(k)+u(k)+d(k)

设置系统状态跟踪误差为

e_k＝(L+B)(X(k)-I_n*x_ref)+d(k)

基于系统状态跟踪误差设计积分滑模面为：

s_k＝e_k+V_k

V_k＝V_k-1+Ge_k-1

s_k、V_k、G分别为k时刻离散积分滑模控制器的滑模面、离散状态下0至k时刻e_k积分、G为设定常数代表积分增益，d(k)表示k时刻系统或外界的扰动值，V_k-1为开始0时刻至k-1时刻离散状态下跟踪误差积分项；e_k-1表示k-1时刻的节点状态跟踪误差；

考虑系统鲁棒性，设置V_k的初始值V₀为

V₀＝-e₀

即s₀＝0,保证系统初始状态在滑模面上，消除系统初始趋近过程；

将离散积分滑模面s_k向前递推一采样时间得：

s_k+1＝e_k+1+V_k+1＝(L+B)(x_ref-X_k-u_k-d_k)+V_k+Ge_k

s_k+1＝s_k+Ge_k-(L+B)(u_k+d_k)

为简化控制器设计，要求采用一离散等效控制率，形式有：

s_k+1-s_k＝0

设计离散滑模一致性控制率为：

u_k1＝(L+B)^-1Ge_k-d_k

通过增加不连续的切换控制项，用于抵抗系统集中扰动的影响，确保离散积分滑模控制器能够始终到达准滑动模态；

u_k＝(L+B)^-1(Ge_k+sgn(s_k))-d_k

设计的控制器含有集中扰动项d_k，采用延迟扰动估计控制策略：