[发明专利]一种考虑时变通信延时的微电网的电压鲁棒控制方法

权利要求书

1.一种考虑时变通信延时的微电网的电压鲁棒控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，根据电路定理与小信号建模法，建立微电网电压小信号模型；

步骤2，分析通信网络中的最大时变延时并设计电压状态反馈鲁棒控制器，从而构建微电网电压闭环模型；

步骤3，设定鲁棒性能为γ，初始的电压鲁棒控制器参数为K，参数优化步长为h；

步骤4，判断所述微电网电压闭环模型是否满足稳定鲁棒条件，若满足，则将K+h赋值给k后，重新执行步骤4，否则，则进入步骤5；所述稳定鲁棒条件为渐近稳定且满足鲁棒性能要求γ；

步骤5，令微电网电压闭环模型在鲁棒性能为γ条件下的最优鲁棒控制器参数为K-h。

2.根据权利要求1所述的电压鲁棒控制方法，其特征在于，利用式(1)建立步骤1中的微电网电压小信号模型：

式(1)中，u(t)为t时刻的控制变量，为t时刻的状态变量x(t)的微分，且x(t)＝[x₁(t),x₂(t)]^T，其中x₁(t)为下垂环节系数k的输出项，x₂(t)为t时刻的控制变量u(t)的微分，ω(t)为t时刻的扰动变量，且ω(t)＝ΔQ为逆变器输出无功功率的波动量，z(t)为t时刻的控制输出量，且表示逆变器的输出电压，A表示t时刻的状态变量x(t)的第一系数，且B表示t时刻的控制变量u(t)的系数，且B_w表示为t时刻的扰动变量ω(t)的系数，且C表示t时刻的状态变量x(t)的第二系数，且C＝[-1 1]，其中，τ_p为低通滤波器的时间常数，H表示逆变器输出电压到逆变器输出无功功率的过渡环节，且V_e是微电网公共母线电压；φ_e是逆变器的功率角；X为逆变器等效输出阻抗。

3.根据权利要求2所述的电压鲁棒控制方法，其特征在于，步骤2中通信网络中最大时变延时的分析过程如下：

对于包含n个微电源的微电网的通信网络的延时状态用延时矩阵τ_t表示；且其中，n为正整数且n大于等于3，i,j∈{1,2,...n}；τ_i,j表示第i个微电源到第j个微电源的时变的通信延时，则最大时变延时记为τ_m＝max{τ_1，1,τ_1，2,...,τ_i,j,...,τ_n,n}。

4.根据权利要求3所述的电压鲁棒控制方法，其特征在于：

利用式(2)得到所述步骤2中电压状态反馈鲁棒控制器的表达式：

u(t)＝-Kx(t-τ_m) (2)

式(2)中，K为电压鲁棒控制器参数；

利用式(3)得到微电网电压闭环模型的表达式：

式(3)中，x(t-τ_m)为t时刻的状态变量x(t)滞后最大时变延时τ_m的状态变量。

5.根据权利要求4所述的电压鲁棒控制方法，其特征在于：利用式(5)-式(7)得到所述步骤4中稳定鲁棒条件：

P_N+F_N＞0 (5)

式(5)中，P_N为维度为r(L+1)×r(L+1)的第一线性矩阵，其中，r，L为正整数，F_N表示满足维度r(L+1)×r(L+1)的第二线性矩阵，并有：

F_N＝diag(0_r,F_1N) (8)

式(8)中，0_r表示维度为r×r的零矩阵，F_1N表示维度为rL×rL的第三线性矩阵，并有：

式(9)中，表示克劳内克乘积，M_N(t)表示由多个线性独立函数组成的第一多项式函数，且其中，m_i(t)是第i个线性独立函数，且i＝1,2…N；表示第i个线性独立函数m_i(t)的转置，Q为维度为r×r的第一正定对称矩阵；

式(6)中，Λ为维度为N(2r+4)×N(2r+4)的第四线性矩阵，并有：

式(10)中，Λ₁为维度为N(2r+4)×N(2r+4)的第五线性矩阵，并有：

式(11)中，H₁为维度为r(N+1)×N(2r+4)的第六线性矩阵，并有：

式(12)中，G₂为维度为r×N(2r+4)的第七线性矩阵，为第七线性矩阵G₂的转置，并有：

G₂＝[0_r×r I_r 0_{r×(5+N)·r+m}] (13)

式(13)中，m为正整数；

式(12)中，G₆为维度为r×N(2r+4)的第八线性矩阵，为第八线性矩阵G₆的转置，并有：

G₆＝[0_L×r(4r+m) I_L×r] (14)

式(11)中，H₂为维度为r(N+1)×N(2r+4)的第九线性矩阵，并有：

式(15)中，H₃为维度为r(N+1)×N(2r+4)的第十线性矩阵，并有：

式(16)中，为第二多项式函数，且为第一多项式函数M_N(t)在t＝0下与维度为r×r的单位矩阵I_r的克劳内克乘积，为第三多项式函数，且为第一多项式函数M_N(t)在t＝-τ_m下与维度为r×r的单位矩阵I_r的克劳内克乘积，为第四多项式函数，等于除以为第五多项式函数，且第五多项式函数为第一多项式函数M_N(t)与维度为r×r的单位矩阵I_r的克劳内克乘积，为第六多项式函数，且为第五多项式函数的微分，G₄为维度为r×N(2r+4)的第十一线性矩阵，并有：

G₄＝[0_r×3r I_r 0_r×(3+N)r+m] (17)

式(10)中，Λ₂为维度为N(2r+4)×N(2r+4)的第十二线性矩阵，并有：

式(10)中，Λ₃为维度为N(2r+4)×N(2r+4)的第十三线性矩阵，并有：

式(19)中，S为维度为r×r的第二正定对称矩阵,H₄为维度为r(N+1)×N(2r+4)的第十四线性矩阵，并有：

式(20)中，为第七多项式函数，且为第八多项式函数M_N+1(t)在t＝0下与维度为r×r的单位矩阵I_r的克劳内克乘积，M_N+1(t)为第八多项式函数，且为第六多项式函数，且为第八多项式函数M_N+1(t)在t＝-τ_m下与维度为r×r的单位矩阵I_r的克劳内克乘积，为第九多项式函数，且等于第十一多项式函数除以第十多项式函数为第十多项式函数，且为第八多项式函数M_N+1(t)与维度为r×r的单位矩阵I_r的克劳内克乘积，为第十一多项式函数，且为第十多项式函数的微分；G₁为维度为r×N(2r+4)的第十五线性矩阵，并有：

G₁＝[I_r 0_r×6r+m] (21)

式(19)中，F_N+1表示维度为rL×rL的第十六线性矩阵，并有：

式(10)中，Λ₄为维度为N(2r+4)×N(2r+4)的第十七线性矩阵，并有：

式(23)中，R为维度为r×r的第三正定对称矩阵，Z为维度为r×r的第四正定对称矩阵，G₃为维度为r×N(2r+4)的第十八线性矩阵，并有：

G₃＝[0_r×2r I_r 0_r×(4+N)r+m] (24)

式(10)中，Λ₅为维度为N(2r+4)×N(2r+4)的第十九线性矩阵，并有：

式(25)中，P₁为维度为r×r的第五正定对称矩阵，P₂为维度为r×r的第六正定对称矩阵，P₃为维度为r×r的正定对称矩阵，G₅为维度为r×N(2r+4)的第二十线性矩阵，并有：

G₅＝[0_r×4n I_r 0_r×N·n] (26)。