[发明专利]基于非线性反馈的分布式微网无功功率分配控制方法

说明书

本发明公开了一种基于非线性反馈的分布式微网无功功率分配控制方法，步骤如下：给微网系统中每个逆变器进行编号，微网包括N个逆变器。微网中，电力网络可用无向图G_e＝{V,ε_e}表示，通信网络可用无向图G_c＝{V,ε_c}表示，由微网中的电力网络和通信网络分别确定和对微网中的无功功率实行分配控制；建立系统状态的动力学方程以及根据微网系统实现无功功率有效分配的控制目的，对每个逆变器设计基于非线性反馈的控制输入u_i；根据u_i，对每个逆变器实时计算并更新其对应的控制输入u_i，并据此实现对电压V_i的调节。本发明的优点如下：控制过程响应快速，并网时对电压影响很小，能够确保微网系统无功功率有效分配，从而提高微网系统运行的稳定性和品质。

技术领域

本发明涉及微网系统功率调节及平衡控制领域，涉及一种基于非线性反馈的分布式微网无功功率分配控制方法。

背景技术

微电网是由分布式电源、储能装置、能量装换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型分配电系统，其中分布式电源包括微型燃气轮机，光伏发池，燃料电池、小型风力发电机组等。在微电网中，不同类型的发电机可能有不同的发电能力。通过适当的功率控制策略，制定相应的调整发电机的功率输入，以满足容量约束。建立一个理想的分布的功率输出，以满足微电网的功率分配需求。由于以上的存在的这些需求，有功功率和无功功率的有效分配是微网控制的一个重要的性能标准。

最近，许多学者使用多智能体一致性的方法对功率有效分配问题进行了研究。逆变器被认为是智能体，它可以通过通信网络与相邻逆变器交换信息。由于一致性控制协议可以使多智能体收敛到目标协议点，因此一个全局性的目标可以通过只使用局部控制和智能体到智能体之间的通信实现。有些学者提出闭环电压控制微网稳定性的矩阵分析，它已被证明所提出的基于一致性的下垂控制可以实现无功功率按比例渐近的达到一致。

微网系统的无功功率调节主要存在两个难点：

1)如何建立微网无功功率控制系统模型；

2)如何选取合适的函数Lyapunov证明系统的稳定性。

与本发明相关的现有技术一——一种基于分布式有限时间的微电网功率方法(专利公布号：CN 105470999 A)，该发明中提出了一种基于分布式有限时间控制器的微电网功率分配方法。对微电网有功功率的参考值与实际值经过非线性积分控制器处理得到所有电源的有功功率利用率的参考值；建立连接的微电网内部所有电源的通信网络。该方法消除传统的微电网中心对于微电网可靠性的影响，提高微电网的动态性能。但是，该现有技术一的缺点在于：

1)需要得到所有分布式电源的有功功率的参考值，使用不方便；

2)需要确定许多中间变量。

与本发明相关的现有技术二——一种以大电网为虚拟储能的微电网功率平衡控制方法(专利公布号：CN 103354643 A)，该方法是以与微电网连接的大电网为虚拟储能系统，当微电网内分布式电源供电功率不足时，从大电网中吸收功率为微电网负荷供电；当微电网内分布式电源供电功率超出微电网内部所需功率时，通过微电网功率调节系统，控制分布式电源的出力，从而使得微电网内分布式电源流向大电网的输出功率低于设定阈值。但是，该现有技术二的缺点在于：

1)没有对系统的稳定性作出证明；

2)未给出具体的控制实例。

与本发明相关的现有技术三——一种交直流混合微电网功率平衡控制方法(专利公布号：CN 106451572 A)，该发明给出在因电网发生故障引起电压跌落时，接口变换器可根据直流电压的上升程度来相应降低交流子网的电压幅值。电源逆变器根据交流子网的电压幅值的降低来相应减小输出功率，以使系统的有功功率达到平衡。但是，该现有技术三的缺点在于：