基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。     

基于改进一致性算法的孤岛直流微电网储能系统分布式控制策略

针对孤岛直流微电网中多个储能单元的协调控制,提出了一种基于改进一致性算法的储能系统分布式控制策略。首先,提出了一种改进一致性算法,并证明该算法相比经典一致性算法收敛时间更短。然后,基于改进一致性算法,提出了一种储能系统分布式控制策略,通过合理调节各储能单元的功率,维持了直流母线电压的稳定、避免了储能电池的过充过放。该策略具有两种运行模式,分别适用于微电网有扰动与无扰动的情况,在及时调节储能单元功率的同时,减少了控制所需的通信量和计算量。最后,搭建了孤岛直流微电网系统仿真算例,仿真验证了所提控制策略的有效性及其在控制时间方面的优越性。     

基于一致性算法的混合多端直流自律分散控制

提出了基于一致性算法的混合多端直流自律分散控制。一致性算法广泛应用于多代理系统中,其作用是使各代理仅需相邻通信即可获取全局信息,是实现自律分散控制的基础。因此,在混合多端直流每个端子设置一个代理构成多代理系统。每个代理包含两个功能模块:全局信息获取模块应用一致性算法获取节点总注入功率与参与优化控制的换流站数目;优化控制模块在获取全局信息的基础上,计算本换流站满足特定目标函数的功率和电压参考值。首先在MATLAB中对一致性算法进行了仿真验证,结果表明一致性算法既能保证收敛性,又可在功率变化情况下及时获取全局信息。然后以混合多端直流的损耗优化为例说明基于一致性算法的自律分散控制可应用的场景,在PSCAD中的仿真结果表明所提出的控制策略能够应用到系统的损耗优化中,显著降低了混合多端直流的损耗。     

基于一致性算法的独立直流微电网分层协调控制策略

针对独立运行的直流微电网,提出了一种适用于含光伏和储能的分层分布式协调控制策略。多个储能单元采用分层控制方法以维持直流母线电压的稳定,第1层控制采用适应性下垂控制方法,下垂系数可根据储能电荷状态和额定功率进行自适应调整以平衡蓄电池的荷电状态;第2层控制采用基于离散一致性算法的二次电压恢复和电流均分控制,仅通过与邻居节点间的通信实现母线电压调节和电流均分。为实现储能和光伏协调控制,光伏单元不仅能自动改变控制模式以保证直流微电网功率平衡,还能根据储能单元运行状态参与直流母线电压的二次调节,使直流母线电压恢复到额定值附近。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于多智能体系统的微电网分散协调控制策略

针对微电网在外界干扰情况下的动态稳定性问题,提出了基于多智能体系统的微电网分散协调控制策略。多智能体系统构建为两层,在下层智能体中,各分布式发电单元的分散控制设计为双环就地控制器,即由基于下垂特性的外环功率控制器和基于分数阶PID的内环电压电流控制器组成;在上层智能体中,微电网协调控制设计为H∞鲁棒控制器。构建了微电网电压稳定性评估指标,当微电网承受小干扰时,评估指标在安全域内,此时则仅依靠分散控制策略来维护系统的电压;而当有大干扰发生时,评估指标超出安全域,此时则起动协调控制,并与分散控制一起维护电压稳定。最后,仿真结果验证了控制策略的有效性。     

多智能体系统的交直流混合微网群一致性协同控制

针对交直流混合微网群组成结构的复杂性、源-网-荷高度电力电子化趋势等新特点,提出一种基于离散一致性算法的智能多级控制策略,对交、直流微网群的组网形式及群级协调控制进行了详细研究。在用户需求发生变化时,基于多智能体系统构建稀疏通信网络,对微电网群内各分布式设备实现就地分布式控制,邻近智能体间进行通信,节省通信时间;分析了通信延时对一致性算法收敛稳定性的影响。仿真结果表明,当构建的随机矩阵D的对角元素不为0时,通信延时不会对一致性算法的收敛性产生影响,但会影响收敛的形式及时间;另外,多智能体系统可以实现"即插即用",维持交直流混合微网的稳定性。     

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略：首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明：所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。     

分布式微电网电压恢复协调控制策略

本文针对直流微电网中的功率平衡与电压稳定问题,提出了一种分布式电源协调控制策略。该策略通过在一致性算法中引入目标吸引函数,结合等微增率原则,能够快速地搜索分布式发电单元的最优功率输出点,实现母线电压迅速恢复,使得稳定后的直流微电网总运行成本最低。本文所提出的协调控制策略,适用于直流微电网中电源的分布式控制,由于没有中心控制器,增加了系统的鲁棒性与灵活性。最后通过Matlab/Simulink搭建直流微电网仿真模型,并对仿真结果进行分析,验证了该策略的有效性。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

直流微电网集群多状态运行分级协调控制策略

为了对直流微电网集群进行协调控制并对其进行能量管理,提出一种多状态运行分级协调控制策略.该策略采用子微电网设备级控制与集群系统级控制的两级分级方式,在保证本微电网正常运行前提下利用分布式一致性算法控制集群微电网母线电压,并利用直流区域控制误差控制方法控制集群联络线功率.集群运行根据网内储能单元荷电状态值划分为多个运行状态,并针对不同运行状态制定不同的联络线功率控制策略,使集群内各子微电网在不同运行状态下的运行更加合理.最后,通过MATLAB/Simulink软件对所提控制策略在多工况下进行验证,结果表明采用所提控制策略时系统电压水平可以提高至额定电压附近,同时可以根据联络线功率控制策略在多个运行工况下切换并实现控制目标.     

基于改进一致性算法的独立光储直流微电网电压稳定能量协调策略

针对直流微电网的母线电压稳定,在多智能体一致性算法中加入了电压稳定函数,以运行成本最低为目标函数,结合功率平衡约束,提出一种小型光伏直流微电网的分布式能量管理策略.该策略具有较好的收敛性能,有效维持直流微电网的稳定.通过搭建直流微电网仿真模型,对仿真结果进行分析,验证了策略的有效性.     

基于电压分层控制的直流微电网及其储能扩容单元功率协调控制策略

由于直流微电网中的分布式发电具有随机性和波动性等特点,储能单元的配合可较好地解决这一问题。但是,现有基于直流母线电压信号的分层控制未充分考虑多储能单元的协调以及孤岛系统容量不足的情况。因此,该文提出一种基于电压分层控制的直流微电网及其储能扩容单元功率协调控制策略。为实现电压分层下多储能单元的分散协调控制,该文首先揭示已有微电网系统不同运行模式所对应的负载功率边界。然后,提出基于多储能单元荷电状态（SOC）的改进模糊控制和下垂控制,以实现多储能单元充放电功率自适应分配。针对孤岛系统容量不足的情况,在储能扩容单元容量计算的基础上,提出一种基于过/欠电压控制器的储能扩容单元功率协调控制策略,并分析其对已有系统功率边界的影响,以保证直流微电网安全可靠运行。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

维持局部孤网稳定切换的网源荷分布式协调控制方法

由于土地、发电资源等条件的限制,现代大型城市主要由外部电网进行负荷供电,形成大型受端城市电网。大型受端城市电网与主系统解列后,功率不平衡会导致频率下降,甚至可能引发网络崩溃,维持其稳定切换以形成局部孤网供电具有重要的理论和现实意义。网源荷协调控制是维持局部孤网稳定切换的关键,然而,对于局部孤网,尤其是非计划形成的局部孤网,是较难实现集中式协调调控的。鉴于此,引入分布式多代理系统,提出一种无需集中控制器的网源荷分布式协调控制方法。有别于依赖集中控制器、且通信结构复杂的传统集中式控制方法,分布式协调控制在仅依靠相邻节点通信的状况下,通过改进的平均一致性算法获取电网运行全局参数,实现网源荷全局协调控制。该控制方法能够较好地适应网络结构变化,挖掘网源荷协调潜能。同时,提出的改进平均一致性算法具有更好的收敛性能,为局部孤网切换时的频率和电压控制提供快速全局数据支撑。基于PSCAD/EMTDC和Matlab仿真平台,在典型工况下对网源荷协调控制策略进行分析和验证,结果表明所提出的改进平均一致性算法和分布式网源荷协调控制方法能够维持局部孤网稳定切换。     

基于母线频率信号的独立微网多源协调控制策略

为了实现独立微电网的长期稳定运行,本文针对小型的独立微电网,提出了基于母线频率信号的多源协调控制策略和独立微电网的自我决策模型,本文提出的协调控制策略中,依据母线频率信号算法,在考虑储能系统荷电状态的基础上,设定频率阈值,微型燃气轮机将其作为控制模式切换信号,根据储能系统的荷电状态配合协助储能系统运行,保证储能系统能量充足,实现了快速响应的储能系统与后备电源微型燃气轮机之间不依赖通信的多源协调控制。通过MATLAB/SIMULINK仿真平台的验证,所述协调控制策略具有较大优势,可维持独立微电网的稳定运行。     

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器（VOC）和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点（PCC）处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。     

一致性算法下光储直流微网改进下垂控制

针对在孤岛状态下独立运行的光储直流微电网,提出了一种基于一致性算法的改进下垂控制策略.在二次控制中采用了一种事件触发控制下的分布式平均一致性算法,使直流微电网内各单元之间只需在满足事件触发机制时与邻居单元通信,即可完成二次电压恢复和功率均分控制.系统通过该策略可协调功率分配和维持母线电压稳定,在保证控制性能的同时有效减...     

考虑移动式储能均衡的微电网群分布式动态协同控制策略

微电网群是促进源网荷储互动、新能源高效利用的重要方式,故障发生时可通过拓扑重构或移动式储能接入维持系统电压频率稳定,保证重要负荷持续、可靠供电。然而,常规分布式一致性策略收敛性能受通信拓扑影响显著,难以适应微电网群故障下的应急控制需求。针对上述问题,提出一种考虑移动式储能应急接入的微电网群动态协同控制策略。一方面,基于动态收敛算法设计兼顾收敛速度和收敛稳定性的分布式协同控制器,实现电源间功率均分和储能荷电状态均衡;另一方面,基于本地量测信息实现系统频率/关键母线电压二次调节恢复,并通过预同步和供需功率转移保证移动式储能平滑投切。在此基础上,进一步引入事件触发机制以降低分布式控制器通信成本。最后,通过仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略

针对光伏发电缺乏转动惯量以及传统集中式微电网频率控制PI参数整定困难的问题,在利用虚拟同步机技术(VSG)及其调频特性的基础上,提出一种基于强化学习的多光储虚拟同步机频率协调控制策略.微电网中央控制器通过实时监测系统频率偏差,利用强化学习算法计算微电网的功率缺额;根据系统功率缺额,以各光伏发电成本最小为目标,利用拉格朗日乘子法动态调整光储虚拟同步机的功率给定值,实现微电网多光储虚拟同步机频率的二次协调控制.最后,在Matlab/Simulink中建立仿真模型,验证了多光储虚拟同步机频率协调控制策略的有效性.     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。