[发明专利]基于比例积分观测器的孤岛微电网分布式协同电压控制方法

说明书

本发明公开了一种基于比例积分观测器的孤岛微电网分布式协同电压控制方法。步骤包括：步骤1，设计分布式控制律使每一个分布式电源可以获得参考电压的估计值；步骤2，建立基于电压参考值与估计值偏差的小信号微电网电压控制状态空间模型，去除现有模型中含有常值参考信号；步骤3，针对仅测量信号可得情形，设计一种比例积分观测器，提高系统状态观测的精度，设计基于观测状态的分布式二次协同控制律；步骤4，导出孤岛微电网闭环电压控制系统模型，借助李亚普诺夫理论与线性矩阵不等式方法求出控制器与比例积分观测器参数，采用所求得的控制器对孤岛微电网进行电压调节，使其追踪给定的参考电压。相比于现有含有常值参考信号的小信号系统模型，本发明专利提出了一种基于电压参考值与估计值偏差的小信号模型，避免了常值信号的存在，有利于系统稳定性分析与控制综合；此外，利用基于观测误差的积分项设计比例积分观测器，提高了状态观测的精度，有助于改善系统的控制性能，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于比例积分观测器的孤岛微电网分布式协同电压控制方法，尤其是一种电压参考信号为常值且仅有部分节点可以获得参考值的孤岛微电网的分布式协同电压控制方法。

背景技术

随着全球能源危机与环境污染的不断加剧，人类对清洁能源的需求日益提高。微电网作为一种融合分布式电源如风能、太阳能等，储能装置以及负荷的小型供配电系统，为高效发展和利用新能源奠定了基础。为了确保微电网的稳定运行，需要对各个分布式电源的逆变器进行控制，使得其输出电压满足参考值。传统的下垂控制方案由于线路阻抗不匹配等因素，很难实现负荷的优化分配及孤岛微电网电压的一致稳定。近年来，二次分布式协同电压控制方案通过利用相连分布式电源之间的通信，实现了微电网各节点电压对参考值的一致跟踪，受到了研究人员的广泛关注。

然而，当微电网系统处于孤岛运行模式时，通常仅有一个节点可以获得常数参考电压值。现有基于小信号模型的微电网电压控制系统中包含了该常数参考电压，控制器参数通常需要手动调节，难以处理系统稳定性分析及控制综合问题。此外，针对仅测量电压可用情形，需要设计观测器来估计系统状态，进而实现状态反馈控制。为了有效解决上述问题，需要给出系统稳定性分析与控制器参数的理论设计方法；同时需要进一步提高状态观测的精确程度，改善电压控制效果。

发明内容

发明目的：基于以上分析，为了实现系统稳定性分析与控制器参数的理论设计，进一步提高状态观测的精确程度，改善参考电压跟踪性能，本发明建立了基于测量值与参考值偏差的微电网电压控制系统模型，构造了一种基于比例积分观测器的孤岛微电网分布式协同电压控制方法。

本发明的具体技术方案如下：一种基于比例积分观测器的孤岛微电网分布式协同电压控制方法，包括以下步骤：

设计分布式控制律使每一个分布式电源可以获得参考电压的估计值；

建立基于电压参考值与估计值偏差的小信号微电网电压控制状态空间模型，去除现有模型中含有的常值参考信号；

针对仅测量信号可得情形，设计一种比例积分观测器，提高系统状态观测的精度，设计基于观测状态的分布式二次协同控制律；

导出孤岛微电网闭环电压控制系统模型，借助李亚普诺夫理论与线性矩阵不等式方法求出控制器与比例积分观测器参数，采用所求得的控制器对孤岛微电网进行电压调节，使其追踪给定的参考电压。

根据权利要求1步骤S1中所述的基于比例积分观测器的孤岛微电网分布式协同电压控制方法，其特征在于，针对仅有一个分布式电源可以获得参考电压，为了使每一个分布式电源均可获得参考电压的估计值，设计如下分布式控制律：

其中a_ij＝1，a_ij＝0分别表示第i个节点与第j个节点相邻与不相邻，g_i＝1，g_i＝0分别表示第i个节点能够与不能够获得参考电压值，y_ri(t)表示第i个节点的参考电压估计值，F，κ为保证系统(3)稳定的控制器参数。