本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)是相對(duì)傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個(gè)概念，它是指多個(gè)分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。由于直流負(fù)載不斷增多，并且在直流微電網(wǎng)中無需考慮分布式電源之間的同步問題，并且能夠提供更好的電能質(zhì)量和具有更高的效率，因此近年來直流微電網(wǎng)成為研究的熱點(diǎn)并得到的迅速的發(fā)展。

微電網(wǎng)的穩(wěn)定性也就是電壓與頻率的穩(wěn)定性以及供電的持續(xù)性?，F(xiàn)代工業(yè)尤其是精密儀器等生產(chǎn)對(duì)電力的穩(wěn)定性要求極高。保證微電網(wǎng)的穩(wěn)定性既能夠給用戶提供高質(zhì)量的電能，又能夠減少對(duì)大電網(wǎng)的依賴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法，所述方法包括：

步驟一、獲取直流微電網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)；

步驟二、基于預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型，根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算所述直流微電網(wǎng)的控制參數(shù)的可行域；

步驟三、獲取所述直流微電網(wǎng)的當(dāng)前控制參數(shù)，并判斷所述當(dāng)前控制參數(shù)的取值是否在所述可行域內(nèi)，如果在，則判定所述直流微電網(wǎng)具有全時(shí)滯穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，

所述系統(tǒng)參數(shù)包括：電壓參考值、第一微源側(cè)的線路阻抗值、第二微源側(cè)的線路阻抗值、負(fù)載阻抗值、第一微源和第二微源的輸出電流均分比例；

所述控制參數(shù)包括所述預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型中的電壓積分參數(shù)和電流積分參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型為：

其中，v_{1_ref}和v_{2_ref}分別表示第一微源和第二微源的參考輸出電壓，v₁(t-τ)和i₁(t-τ)分別表示第一延時(shí)電壓和第一延時(shí)電流，v₂(t-τ)和i₂(t-τ)分別表示第二延時(shí)電壓和第二延時(shí)電流，v₁和v₂分別表示第一微源和第二微源的輸出電壓，和分別表示第一微源和第二微源的初始電壓，i₁和i₂分別表示第一微源和第二微源的輸出電流，p_v1和m_v1分別表示與第一微源對(duì)應(yīng)的電壓比例參數(shù)和電壓積分參數(shù)，p_v2和m_v2分別表示與第二微源對(duì)應(yīng)的電壓比例參數(shù)和電壓積分參數(shù)，p_i1和m_i1分別表示與第一微源對(duì)應(yīng)的電流比例參數(shù)和電流積分參數(shù)，p_i2和m_i2分別表示與第二微源對(duì)應(yīng)的電流比例參數(shù)和電流積分參數(shù)，v_ref表示參考電壓，k₁和k₂分別表示第一微源和第二微源的輸出電流均分比例。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟二中，基于Razumikhin穩(wěn)定性理論，根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算所述控制參數(shù)的可行域。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算所述控制參數(shù)的可行域的步驟包括：

步驟a、根據(jù)所述預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型，生成對(duì)應(yīng)的時(shí)滯系統(tǒng)模型；

步驟b、基于Razumikhin穩(wěn)定性理論，生成所述時(shí)滯系統(tǒng)模型具有一致穩(wěn)定的平凡解的條件方程式；

步驟c、根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)和條件方程式，計(jì)算所述控制參數(shù)的可行域。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟a中，所述預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型中的電壓比例參數(shù)和電壓積分參數(shù)的取值為0。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述時(shí)滯系統(tǒng)模型為：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述條件方程式為：

其中，R_line1表達(dá)表示第一微源與公共負(fù)載之間的線路阻抗，R_line2表達(dá)表示第二微源與公共負(fù)載之間的線路阻抗，R_load表示公共負(fù)載。

本發(fā)明所提供的方法利用一種分布式控制策略實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的電壓恢復(fù)和功率均分，并分析了信息傳輸延時(shí)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，結(jié)合Razumikhin穩(wěn)定性理論，通過構(gòu)造正定的徑向無界Lyapunov函數(shù)，提出了該系統(tǒng)的全時(shí)滯穩(wěn)定性判定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)的可行域。

研究表明本方法所得到的全時(shí)滯穩(wěn)定化控制參數(shù)的可行域能保證系統(tǒng)在最大延時(shí)情況下的穩(wěn)定運(yùn)行，在負(fù)載發(fā)生變動(dòng)的情況下也能達(dá)到精確的電流均分和較好的電壓恢復(fù)效果。此外，該方法還適用于微源間延時(shí)不同的系統(tǒng)和時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)。同時(shí)，相較于將傳輸延時(shí)處理為一階慣性環(huán)節(jié)的分析方法，本文基于時(shí)滯系統(tǒng)的分析方法更切合實(shí)際，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了一個(gè)更寬的時(shí)滯范圍，使控制器的運(yùn)行更加安全可靠。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流微電網(wǎng)物理模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)的具體電路示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制參數(shù)的可行域示意圖；

圖6和圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖；

圖8和圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖；

圖10和圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖；

圖12和圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖；

圖14和圖15是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

同時(shí)，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細(xì)節(jié)或者所描述的特定方式來實(shí)施。

具有通信的分布式微電網(wǎng)在電壓電流的控制方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，然而由于分布式控制需要借助通信來實(shí)現(xiàn)，因此通信延時(shí)對(duì)微電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響也是不可忽略的。

在基于包含了Ethernet、Internet、WiMax以及WiFi等各種各樣的通信設(shè)施的微電網(wǎng)供電系統(tǒng)中，信息在傳輸中必定會(huì)存在延時(shí)。即使是很小的延時(shí)(例如25ms)也可能使得未考慮延時(shí)的系統(tǒng)中性能良好的控制器失效，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

當(dāng)然，除了傳輸延時(shí)，通信系統(tǒng)的采樣率也會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。但是，對(duì)于微電網(wǎng)中控制信號(hào)少于100bytes的數(shù)據(jù)量，通信系統(tǒng)采樣率的影響可以忽略。因此，本發(fā)明的延時(shí)主要指系統(tǒng)中的傳輸延時(shí)。

由于延時(shí)是在微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的通信設(shè)施中固有存在的，因此在設(shè)計(jì)控制器時(shí)考慮延時(shí)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響是至關(guān)重要的?，F(xiàn)有技術(shù)中，部分研究人員基于頻率控制的交流微電網(wǎng)中延時(shí)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提出了一種增益調(diào)度法來提升系統(tǒng)控制器對(duì)延時(shí)的魯棒性。然而這種方法并沒有分析時(shí)變延時(shí)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。部分研究人員提出了一種利用Halanay不等式設(shè)計(jì)的基于非線性的多智能體一致性控制方法，但該方法具有較大的局限性，其只能用于每一個(gè)智能體延時(shí)都相同的情況。

由此可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中尚未存在對(duì)基于分布式控制的直流微電網(wǎng)中時(shí)滯對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響的研究分析。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，本實(shí)施例提供了一種直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法。

不失一般性，現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)物理模型可以簡化為如圖1所示。其中，該直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)包括兩個(gè)微源，即第一微源DG#1和第二微源DG#2，這兩個(gè)微源均是由戴維南等效原理簡化得到的直流源。

根據(jù)圖1，可以得到如下表達(dá)式：

v_load＝v₁-i₁·R_line1 (1)

v_load＝v₂-i₂·R_line2 (2)

其中，v_load表示兩個(gè)微源之間的公共負(fù)載R_load之間的電壓，R_line1表達(dá)表示第一微源DG#1與公共負(fù)載之間的線路阻抗，R_line2表達(dá)表示第二微源DG#2與公共負(fù)載之間的線路阻抗，v₁和i₁分別表示第一微源DG#1的輸出電壓和輸出電流，v₂和i₂分別表示第二微源DG#2的輸出電壓和輸出電流。

進(jìn)而可以得到如下的第一微源和第二微源的輸出電流表達(dá)式：

i₁＝α₁·v₁-λ·v₂ (3)

i₂＝α₂·v₂-λ·v₁ (4)

其中，

為了更加清楚的闡述本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制方法以及直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理、實(shí)現(xiàn)過程以及優(yōu)點(diǎn)，以下以圖1所示的直流微電網(wǎng)簡化模型來對(duì)該方法進(jìn)行描述。

圖2示出了本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)的具體電路示意圖。

如圖2所示，該系統(tǒng)優(yōu)選地包括：電壓測(cè)量裝置201、電流測(cè)量裝置202、第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203、第二電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置204、電壓參考值生成裝置205以及電壓調(diào)節(jié)裝置206。

本實(shí)施例中，電壓測(cè)量裝置201與電流測(cè)量裝置202所測(cè)量得到的直流微電網(wǎng)中第一微源的輸出電壓信號(hào)和輸出電流信號(hào)傳輸至第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203以及第二電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置204時(shí)不可避免地會(huì)存在時(shí)延，因此將電壓測(cè)量裝置201與電流測(cè)量裝置202傳輸至第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203以及第二電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置204的電壓信號(hào)和電流信號(hào)分別稱為第一延時(shí)電壓v₁(t-τ)和第一時(shí)延電流i₁(t-τ)。其中，τ(t)≥0為信號(hào)通過通信線路時(shí)的延時(shí)。

第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203與電壓測(cè)量裝置201以及第二微源DG#2的輸出端連接，其能夠根據(jù)電壓測(cè)量裝置201傳輸來的第一時(shí)延電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂，生成第一電壓調(diào)整信號(hào)v_2a。

如圖3所示，本實(shí)施例中，第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203優(yōu)選地包括：均值電路301和電壓PI控制電路302。均值電路301包含兩個(gè)信號(hào)輸入端，其中一個(gè)信號(hào)輸入端與電壓測(cè)量裝置201連接，用于接收電壓測(cè)量裝置201傳輸來的電壓信號(hào)(即第一延時(shí)電壓v₁(t-τ))，另一信號(hào)輸入端與設(shè)置于第二微源的輸出端的電壓測(cè)量裝置連接，用于獲取第二微源的輸出電壓v₂。均值電路301的輸出端與電壓PI控制電路302的輸入端連接。

本實(shí)施例中，均值電路301包括加法器301a和放大倍數(shù)為1/2比例放大器301b。其中，加法器301a用于對(duì)第一延時(shí)電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂進(jìn)行求和，并將求和結(jié)果輸入至比例放大器301b，從而由比例放大器301b根據(jù)上述求和結(jié)果計(jì)算第一延時(shí)電壓v₁(t-τ)和第二微源的輸出電壓v₂的平均值，得到電壓平均值即存在：

在得到電壓平均值后，均值電路301會(huì)將電壓平均值傳輸至電壓PI控制電路302，以由電壓PI控制電路302根據(jù)電壓平均值和預(yù)設(shè)參考電壓v_ref生成第一電壓調(diào)整信號(hào)v_2a。

具體地，如圖3所示，本實(shí)施例中，電壓PI控制電路302優(yōu)選地包括第一減法器302a和電壓PI控制器302b。其中，第一減法器302a的正相輸入端用于接收預(yù)設(shè)參考電壓v_ref，負(fù)相輸入端與均值電路301的輸出端連接。這樣，第一減法器也就可以計(jì)算得到電壓平均值與預(yù)設(shè)參考電壓v_ref的電壓差值Δv₂，即存在：

第一減法器302a會(huì)將上述電壓差值Δv₂傳輸至電壓PI控制器302b中，這樣電壓PI控制器302b也就可以根據(jù)上述電壓差值Δv₂生成第一電壓調(diào)整信號(hào)v_2a。具體地，本實(shí)施例中，電壓PI控制器302b優(yōu)選地根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算第一電壓調(diào)整信號(hào)v_2a：

其中，p_v2和m_v2分別表示電壓PI控制器302b的比例參數(shù)和積分參數(shù)。

再次如圖2所示，本實(shí)施例中，第二電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置204與電流測(cè)量裝置202連接，其用于根據(jù)電路測(cè)量電路202測(cè)量得到的第一延時(shí)電流i₁(t-τ)、獲取到的第二微源的輸出電流i₂以及預(yù)設(shè)電流比，生成第二電壓調(diào)整信號(hào)v_2b。

具體地，如圖3所示，本實(shí)施例中，第二電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置204優(yōu)選地包括比例調(diào)節(jié)器303和電流PI控制電路304。其中，比例調(diào)節(jié)器303與電流測(cè)量裝置202以及設(shè)置在第二微源輸出端位置處的相關(guān)電流測(cè)量裝置連接，其能夠基于預(yù)設(shè)電流比分別對(duì)第一延時(shí)電流i₁(t-τ)以及第二微源的輸出電流i₂進(jìn)行比例運(yùn)算。

比例調(diào)節(jié)器303會(huì)將比例運(yùn)算后的第一延時(shí)電流i₁(t-τ)以及第二微源的輸出電流i₂傳輸至電流PI控制電路304，以由電流PI控制電路304根據(jù)比例運(yùn)算后的第一延時(shí)電流i₁(t-τ)以及第二微源的輸出電流i₂生成第二電壓調(diào)整信號(hào)v_2b。

具體地，本實(shí)施例中，電流PI控制電路304優(yōu)選地包括第二減法器304a和電流PI控制器304b。其中，第二減法器304a的正相輸入端用于接收比例運(yùn)算后的第一延時(shí)電流i₁(t-τ)，負(fù)相輸入端用于接收比例運(yùn)算后的第二微源的輸出電流i₂，其輸出端用于輸出自身生成的電流差值Δi₂，即存在：

Δi₂＝i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂ (11)

其中，i₁(t-τ)/k₁表示比例運(yùn)算后的第一延時(shí)電流i₁(t-τ)的相應(yīng)電流值，i₂/k₂表示比例運(yùn)算后的第二微源的輸出電流i₂的相應(yīng)電流值，k₁/k₂表示預(yù)設(shè)電流比(即第一微源的輸出電流與第二微源的輸出電流的比值)。

第二減法器304a會(huì)將上述電流差值Δi₂傳輸至電流PI控制器304b中，這樣電流PI控制器304b也就可以根據(jù)上述電流差值Δi₂生成第二電壓調(diào)整信號(hào)v_2b。具體地，本實(shí)施例中，電流PI控制器304b優(yōu)選地根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算第二電壓調(diào)整信號(hào)v_2b：

v_2b＝p_i2(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂)+m_i2∫(i₁(t-τ)/k₁-i₂/k₂) (12)

其中，p_i2和m_i2分別表示電流PI控制器的比例參數(shù)和積分參數(shù)。

再次如圖2所示，電壓參考值生成裝置205與第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203和第二電壓信號(hào)調(diào)整信號(hào)生成裝置204連接，其用于根據(jù)第一電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置203所生成的第一電壓調(diào)整信號(hào)v_2a以及第二電壓調(diào)整信號(hào)生成裝置204所生成的第二電壓調(diào)整信號(hào)v_2b生成第二微源的電壓參考值v_{2_ref}。

具體地，如圖3所示，本實(shí)施例中，第二微源的電壓參考值v_{2_ref}為第一電壓調(diào)整信號(hào)v_2a、第二電壓調(diào)整信號(hào)v_2b與第二微源的電壓初始值之和，即存在：

即：

需要指出的是，本實(shí)施例中，電壓參考值生成裝置205優(yōu)選地可以采用加法器來實(shí)現(xiàn)，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，電壓參考值生成裝置205還可以采用其他合理的器件或電路來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明不限于此。

在得到第二微源的電壓參考值v_{2_ref}后，電壓參考值生成裝置205會(huì)將該電壓參考值v_{2_ref}輸出至電壓調(diào)節(jié)裝置206。具體地，本實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)裝置206優(yōu)選地包括第三減法器305、電壓調(diào)節(jié)器306以及DC/DC變換器(圖中未示出)。其中，第三減法器305的正相輸入端與電壓參考值生成裝置205連接，負(fù)相輸入端與設(shè)置在第二微源輸出端的相應(yīng)電壓測(cè)量電路連接，其輸出端與電壓調(diào)節(jié)器306連接，電壓調(diào)節(jié)器306能夠?qū)⒆陨淼妮敵鲭妷赫{(diào)整至與電壓參考值v_{2_ref}相等或近似。DC/DC變換器的輸入端與電壓調(diào)節(jié)器306，其輸出端形成整個(gè)第二微源的輸出端。從圖3中可以看出，本實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)裝置206采用閉環(huán)調(diào)節(jié)的方式來對(duì)調(diào)整第二微源的輸出電壓。

本實(shí)施例中，該直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)還包括電流參考值生成裝置207和電流調(diào)節(jié)裝置208。其中，電流參考值生成裝置207與電流測(cè)量電路202連接，其能夠接收電流測(cè)量電路202傳輸來的第一延時(shí)電流i₁(t-τ)、由設(shè)置在第二微源輸出端的相關(guān)電流測(cè)量電路測(cè)量得到的第二微源的輸出電流i₂，并根據(jù)上述電流值以及預(yù)設(shè)電流比生成第二微源的電流參考值i_{2_ref}。

具體地，本實(shí)施例中，電流參考值生成裝置207優(yōu)選地根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算第二微源的電流參考值i_{2_ref}：

其中，i_{2_ref}表示第二微源的電流參考值，k₁/k₂表示預(yù)設(shè)電流比，i₁(t-τ)表示第一延時(shí)電流。

在得到第二微源的電流參考值i_{2_ref}后，電流參考值生成裝置207會(huì)將該電流參考值i_{2_ref}傳輸至電流調(diào)節(jié)裝置208。其中，電流調(diào)節(jié)裝置208優(yōu)選地包括第四減法器208a和電流調(diào)節(jié)器208b。第四減法器208a的正相輸入端與電流參考值生成裝置207連接，負(fù)相輸入端與設(shè)置在第二微源輸出端的相應(yīng)電流測(cè)量電路連接，其輸出端與電流調(diào)節(jié)器208b連接，電流調(diào)節(jié)器208b能夠?qū)⒆陨淼妮敵鲭妷赫{(diào)整至與電流參考值i_{2_ref}相等或近似。

需要指出的是，上述內(nèi)容是以直流微電網(wǎng)中的第二微源為控制對(duì)象為例進(jìn)行說明的，對(duì)直流微電網(wǎng)中的其他微源的控制原理以及控制過程與上述內(nèi)容類似，故在此不再對(duì)其他微源的控制原理以及控制過程進(jìn)行贅述。

例如，如果以直流微電網(wǎng)中的第一微源為控制對(duì)象的話，其參考電壓v_{1_ref}可以根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算得到：

其中，表示第一微源的初始電壓，p_v1和m_v1分別表示與第一微源對(duì)應(yīng)的電壓比例參數(shù)和電壓積分參數(shù)，p_v1和m_v1分別表示與第一微源對(duì)應(yīng)的電壓比例參數(shù)和電壓積分參數(shù)，p_i1和m_i1分別表示與第一微源對(duì)應(yīng)的電流比例參數(shù)和電流積分參數(shù)，i₂(t-τ)表示第二延時(shí)電流信號(hào)。

如果以第一微源為控制對(duì)象的話，v₁和i₁為不考慮延時(shí)的本地信息，v₂(t-τ)和i₂(t-τ)則為第二微源經(jīng)過延時(shí)環(huán)節(jié)傳輸來的信息；相反，如果以第二微源為控制對(duì)象的話，v₂和i₂則為不考慮延時(shí)的本地信息，v₁(t-τ)和i₁(t-τ)則為第一微源經(jīng)過延時(shí)環(huán)節(jié)傳輸來的信息。

相較于現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)，本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)分布式控制系統(tǒng)引入了通訊線路對(duì)電壓數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)的延時(shí)作用，其能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)電壓恢復(fù)和電流均分。

對(duì)于分布式直流微電網(wǎng)而言，當(dāng)延時(shí)較小時(shí)，延時(shí)環(huán)節(jié)可以采用一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)來代替。但是，如果延時(shí)較大，那么上述一階慣性環(huán)節(jié)則無法真實(shí)地反映出微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況。本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法利用Razumikhin穩(wěn)定性理論，基于上述建立的微電網(wǎng)模型來進(jìn)行相關(guān)的穩(wěn)定性分析。

根據(jù)Razumikhin穩(wěn)定性理論可知，對(duì)于一般的時(shí)滯系統(tǒng)來說，假定其為：

這里，x∈Rⁿ,f∈C[I×Rⁿ×Rⁿ,Rⁿ]，并且滿足：

f(x,0,0)≡0,0≤τ(t)≤τ＜+∞ (19)

A、對(duì)于上述時(shí)滯系統(tǒng)來說，如果滿足下列條件：

1)存在函數(shù)和使得：

2)如果V(t-τ(t),x(t-τ(t)))≤V(t,x(t))，存在：

D⁺V(t,x)|₍₁₀₎≤g(t)F(V(t),x(t)) (21)

其中，當(dāng)V＞0時(shí)，F(xiàn)(V)＞0；當(dāng)V＝0時(shí)，F(xiàn)(0)＝0。

3)

則表達(dá)式(18)的平凡解是一致穩(wěn)定的。

B、對(duì)于上述時(shí)滯系統(tǒng)來說，如果滿足下列條件：

1)A中的條件1)成立；

2)D⁺V(t,x)|₍₁₀₎≤0

則表達(dá)式(18)的平凡解是一致穩(wěn)定的。

C、對(duì)于上述時(shí)滯系統(tǒng)來說，如果滿足下列條件：

1)A中的條件1)成立；

2)存在非負(fù)連續(xù)函數(shù)F(t,x)和ψ(t,x)，使得當(dāng)||x||＞δ,t≥t₀時(shí)，表達(dá)式(21)成立，

F(t,x(t))≥ψ(t,δ)≥0 (22)

并且，當(dāng)t→+∞，關(guān)于t₀表達(dá)式(22)一致成立；

3)存在連續(xù)函數(shù)p(s)＞s，當(dāng)s＞0時(shí)，存在表達(dá)式(24)使得表達(dá)式(25)成立：

D⁺V(t,x)|₍₁₀₎≤-F(t,x(t)) (24)

V(t-τ(t),x(t-τ(t)))≤pV(t,x(t)) (25)

則表達(dá)式(18)的平凡解是一致穩(wěn)定的。

本實(shí)施例中，基于上述控制方法，在不影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，可以令電壓比例參數(shù)和電流比例參數(shù)為0，即存在：

p_v1＝p_v2＝p_i1＝p_i2＝0 (26)

那么本實(shí)施例中的預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型(即表達(dá)式(14)和表達(dá)式(16))可以簡化為：

將表達(dá)式(3)和表達(dá)式(4)代入表達(dá)式(27)可得：

為了確定表達(dá)式(28)中的平凡解所確定的系數(shù)范圍，忽略表達(dá)式(28)中的常數(shù)項(xiàng)，并構(gòu)造正定的徑向無界的Lyapunov函數(shù)可得：

則表達(dá)式(29)沿系統(tǒng)式(27)的Dini導(dǎo)數(shù)為：

當(dāng)V(v₁(t-τ(t)),v₂(t-τ(t)))≤V(v₁(t),v₂(t))時(shí)，有：

由上述Razumikhin穩(wěn)定性理論可知，當(dāng)滿足條件D⁺V(v₁(t),v₂(t))|₍₁₁₎≤0，即滿足表達(dá)式(32)時(shí)，系統(tǒng)式(27)的平凡解是一致穩(wěn)定的。

其中，

根據(jù)上述原理，本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法也就可以根據(jù)表達(dá)式(32)以及表達(dá)式(33)計(jì)算出相關(guān)控制參數(shù)的可行域，并根據(jù)該可行域確定直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

具體地，圖4示出了本實(shí)施例所提供的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性確定方法的具體實(shí)現(xiàn)流程圖。

如圖4所示，本實(shí)施例所提供的方法首先在步驟S401中獲取直流微電網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)。具體地，本實(shí)施例中，該方法所獲取到的直流微電網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)選地包括：電壓參考值、第一微源側(cè)的線路阻抗值、第二微源側(cè)的線路阻抗值、負(fù)載阻抗值以及第一微源和第二微源的輸出電流均分比例。

例如，本實(shí)施例中，該方法所獲取到的系統(tǒng)參數(shù)可以如下表所示：

在得到直流微電網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)后，該方法在步驟S402中基于預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型，根據(jù)上述系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算直流微電網(wǎng)的控制參數(shù)的可行域。具體地，基于上述理論，該方法會(huì)首先在步驟a中根據(jù)預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型來生成對(duì)應(yīng)的時(shí)滯系統(tǒng)模型，隨后在步驟b中Razumikhin穩(wěn)定性理論，構(gòu)建所述時(shí)滯系統(tǒng)模型具有一致穩(wěn)定的平凡解的條件方程式，最后在步驟c中根據(jù)上述系統(tǒng)參數(shù)和條件方程式，計(jì)算上述控制參數(shù)的可行域。

本實(shí)施例中，直流微電網(wǎng)的控制參數(shù)優(yōu)選地包括預(yù)設(shè)直流微電網(wǎng)分布式控制模型中的電壓積分參數(shù)(即m_v1和m_v2)和電流積分參數(shù)(即m_i1和m_i2)。

根據(jù)步驟S401中所獲取到的系統(tǒng)參數(shù)，基于上述表達(dá)式(32)即可計(jì)算得到上述控制參數(shù)的可行域。具體地，根據(jù)上表中所示的系統(tǒng)參數(shù)取值，該方法在步驟S402中可以得到如圖5所示的能夠保證系統(tǒng)全時(shí)滯穩(wěn)定的控制參數(shù)的取值范圍(即控制參數(shù)的可行域)。其中，在圖5中，兩個(gè)凹曲面在零平面以下的區(qū)域即為控制參數(shù)的可行域。

當(dāng)k₁:k₂＝1:1時(shí)，為了簡化不等式(32)，令控制參數(shù)m_v1＝m_i1＝m₁且m_v2＝m_i2＝m₂，可得：

m₁∈[1.25，13.08],m₂∈[1.29，13.59]

取m₁＝m₂＝3，雖然由不同的通信介質(zhì)組成的通信系統(tǒng)的延時(shí)是不同的，但其延時(shí)基本都在100ms左右，對(duì)于衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其延時(shí)可能高達(dá)700ms。

在得到上述控制參數(shù)的可行域后，該方法在步驟S403中獲取直流微電網(wǎng)的當(dāng)前控制參數(shù)，并在步驟S404中判斷上述當(dāng)前控制參數(shù)是否在可行域內(nèi)。如果當(dāng)前控制參數(shù)在可行域內(nèi)，那么該方法也就可以在步驟S405中判定此時(shí)直流微電網(wǎng)具有全時(shí)滯穩(wěn)定性；否則便可以判定此時(shí)直流微電網(wǎng)不具有全時(shí)滯穩(wěn)定性。

為了進(jìn)一步表明本實(shí)施例所提供的方法的優(yōu)點(diǎn)，以下在延時(shí)較高的情況(例如τ＝1)下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如圖6和圖7所示。從圖6和圖7中可以看出，該直流微電網(wǎng)系統(tǒng)在10s內(nèi)即可達(dá)到穩(wěn)定，其電壓超調(diào)量僅為5.3％左右，兩個(gè)微源的電壓能夠恢復(fù)到參考電壓48V左右，且其電流可以實(shí)現(xiàn)較為精確的均分效果。

而在不改變系統(tǒng)參數(shù)的情況下，將延時(shí)等效為一階慣性環(huán)節(jié)，其仿真結(jié)果如圖8和圖9所示。從圖8和圖9中可以看出，該直流微電網(wǎng)系統(tǒng)在4s內(nèi)即可達(dá)到穩(wěn)定，電壓超調(diào)量為12.2％左右。對(duì)比圖6至圖9可知，在延時(shí)較大時(shí)，一階慣性環(huán)節(jié)無法真實(shí)地反映系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。在多個(gè)微源的情況下，該問題將更加嚴(yán)重。由此可知，本實(shí)施例所提供的方法所建立的模型更加準(zhǔn)確。

在不改變系統(tǒng)其它參數(shù)的情況下，在t＝12s時(shí)，令R_load從10Ω跳變至20Ω，得到的仿真結(jié)果如圖10和圖11所示。從圖中可以看出，在負(fù)載發(fā)生跳變時(shí)，系統(tǒng)電壓在8.5s左右即可恢復(fù)穩(wěn)定，電流在4s內(nèi)即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)。這也驗(yàn)證了本實(shí)施例所提供的方法能夠保證系統(tǒng)全時(shí)滯穩(wěn)定的控制參數(shù)的可行域在負(fù)載發(fā)生跳變時(shí)仍是適用的。

而為了研究微源間延時(shí)不同系統(tǒng)的運(yùn)行情況，令第二微源的信息達(dá)到第一微源的傳輸延時(shí)τ₂₁＝1s，第一微源的信息達(dá)到第二微源的傳輸延時(shí)τ₁₂＝0.5s，這樣可以得到如圖12和圖13所示的仿真結(jié)果。從圖中可以看出，系統(tǒng)的輸出電壓和輸出電流均在6s左右達(dá)到穩(wěn)定，這樣就驗(yàn)證了本方法所得到的控制參數(shù)的可行域也同樣適用于微源間延時(shí)不同的系統(tǒng)。

為了研究控制參數(shù)的可行域在時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)中的適用情況，令τ(t)＝|sin(4πt)|，可以得到如圖14和圖15所示的仿真結(jié)果。從圖中可以看出，在延時(shí)隨時(shí)間變化的情況下，雖然電壓超調(diào)量有所增加，但系統(tǒng)最終在5s內(nèi)即可恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，這也就眼中驗(yàn)證了本方法同樣適用于時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)。

從上述描述中可以看出，本實(shí)施例所提供的方法利用一種分布式控制策略實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的電壓恢復(fù)和功率均分，并分析了信息傳輸延時(shí)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，結(jié)合Razumikhin穩(wěn)定性理論，通過構(gòu)造正定的徑向無界Lyapunov函數(shù)，提出了該系統(tǒng)的全時(shí)滯穩(wěn)定性判定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)的可行域。

研究表明本方法所得到的全時(shí)滯穩(wěn)定化控制參數(shù)的可行域能保證系統(tǒng)在最大延時(shí)情況下的穩(wěn)定運(yùn)行，在負(fù)載發(fā)生變動(dòng)的情況下也能達(dá)到精確的電流均分和較好的電壓恢復(fù)效果。此外，該方法還適用于微源間延時(shí)不同的系統(tǒng)和時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)。同時(shí)，相較于將傳輸延時(shí)處理為一階慣性環(huán)節(jié)的分析方法，本文基于時(shí)滯系統(tǒng)的分析方法更切合實(shí)際，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了一個(gè)更寬的時(shí)滯范圍，使控制器的運(yùn)行更加安全可靠。

應(yīng)該理解的是，本發(fā)明所公開的實(shí)施例不限于這里所公開的特定結(jié)構(gòu)或處理步驟，而應(yīng)當(dāng)延伸到相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的這些特征的等同替代。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而并不意味著限制。

說明書中提到的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意指結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，說明書通篇各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”并不一定均指同一個(gè)實(shí)施例。

雖然上述示例用于說明本發(fā)明在一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用中的原理，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的原理和思想的情況下，明顯可以在形式上、用法及實(shí)施的細(xì)節(jié)上作各種修改而不用付出創(chuàng)造性勞動(dòng)。因此，本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書來限定。