[发明专利]一种分布式发电系统的非脆弱鲁棒控制方法

说明书

本发明公开了一种分布式发电系统的非脆弱鲁棒控制方法，所述方法包括：针对分布式发电系统存在系统跳变、分布式延时和外界扰动的情况，建立离散时间分布式发电系统模型，再构造Lyapunov‑Krasovskii函数，得到分布式发电系统随机稳定和非脆弱鲁棒控制器存在的充分条件；最后，通过不断减小稳定性条件中扰动抑制率γ，计算保证系统稳定对应的控制器增益矩阵K_i，当扰动抑制率γ最小且系统稳定时，得到最优的控制器增益矩阵K_i^*。本发明能提高系统对扰动的鲁棒性，从而保证分布式发电系统的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及分布式发电系统和鲁棒控制理论，具体涉及一种分布式发电系统的非脆弱鲁棒控制方法。

背景技术

分布式发电作为一种新的发电形式，它利用各种分散存在的能源，包括可再生能源和本地可方便获取的化石类燃料进行发电供能，具有配置灵活、分散的特点，能够有效提高既有电网的供电可靠性，实现环境保护、能源多元化高效利用等多重目标。然而，由于分布式发电系统结构复杂，其控制性能受外界扰动与内部装置变化影响较大，同时分布式发电系统连接用户侧负载，直接供应用户侧的用电需求，所以保证分布式发电系统运行在稳定状态具有重要的意义。

在实际的控制过程中，分布式发电系统中电力电子器件的频繁动作会增大控制的难度，并且系统中含有的大量非线性器件的输出特性也会对系统的稳定运行造成不利影响，导致分布式发电系统的可靠性与安全性的降低。此外，由于实际工况的复杂多变，仅分析分布式发电系统的稳定性能已无法满足实际的工程设计需求，分布式发电系统在实际运行中受到扰动脱离稳定状态后，若无法及时恢复到原来的稳定状态，则会影响传输电能质量，导致供电电压与频率不稳定，将直接影响用户的电器设备安全，当长期不能恢复到稳定状态时，甚至会使整个电力系统瘫痪。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种分布式发电系统的非脆弱鲁棒控制方法。以期能解决分布式发电系统存在系统跳变、分布式延时、外界扰动的问题，从而使得分布式发电系统具有较好的鲁棒性能，以保证分布式发电系统的安全稳定运行。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种分布式发电系统的非脆弱鲁棒控制方法的特点在于，包括以下步骤：

步骤1：对分布式发电系统进行线性化处理并离散化，从而利用式(1)得到分布式发电系统模型：

式(1)中，x(k)为k时刻包含分布式发电系统频率和电压信息的状态向量，u(k)为k时刻包含分布式发电系统频率和电压信息的控制输入量，w(k)为k时刻的外部扰动，z(k)为k时刻包含分布式发电系统输出频率和输出电压的控制输出量；r_k表示分布式发电系统中不同开关闭合时接入负载的跳变模态，并是在有限集合Λ＝{1,2...,N}中随时间k取值的马尔可夫链，N为正整数；由k时刻的模态i转移到k+1时刻的模态j的模态转移概率为π_ij＝Pr{r_k+1＝j|r_k＝i}且A(r_k)、B₁(r_k)、B₂(r_k)、C(r_k)为与马儿可夫链r_k相关，表示分布式发电系统具有跳变特性的四个常数矩阵；

步骤2：利用式(2)构建状态反馈控制器：

式(2)中，K(r_k)为马儿可夫链r_k取不同值时对应的控制器增益矩阵，进行数据通信的通信网络中存在分布式传输延时，ρ(l)为分布式传输延时的概率密度函数，x(k-l)为k-l时刻系统的状态向量，其中，l∈[1,h]，h为最大传输延时；

步骤3：利用式(3)得到闭环分布式发电系统模型：