【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于直流微電網(wǎng)容錯控制，具體為一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，由于可再生能源的直流發(fā)電特點和直流負荷的普及，直流微電網(wǎng)取得了快速發(fā)展，孤島直流微電網(wǎng)被認為是解決偏遠山區(qū)或海島供電問題的最有效途徑。而在無主電網(wǎng)支撐的分布式可再生能源出力和負荷需求的雙重不確定性情況下，相對于集中控制的高通信依賴性和計算復(fù)雜度，依賴于稀疏通信網(wǎng)絡(luò)的分布式控制具有良好的可擴展性和靈活性，能夠更好解決直流微電網(wǎng)存在的電壓跌落、電流均分、以及故障容錯等問題。另一方面，直流微電網(wǎng)中的執(zhí)行器，系統(tǒng)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備，會難以避免地發(fā)生故障，可能導(dǎo)致控制目標(biāo)無法實現(xiàn)，甚至危及直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行及安全可靠性，因此建立有效的容錯機制至關(guān)重要。
2、現(xiàn)有的直流微電網(wǎng)容錯控制方法主要包括滑模控制、h∞控制和自適應(yīng)控制等。滑模控制方法通過引入一個特定的滑模面來控制系統(tǒng)狀態(tài)的運動，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的快速滑動和準(zhǔn)確跟蹤，但存在抖振、控制參數(shù)設(shè)計復(fù)雜等問題，在實際應(yīng)用中容易帶來額外的噪聲和振蕩。h∞控制方法能夠?qū)⑾到y(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和控制性能結(jié)合在統(tǒng)一的設(shè)計框架中，避免了重復(fù)優(yōu)化，但該方法關(guān)注的是最差情況下的增益最小化，具有較強的保守性。自適應(yīng)控制方法不需要精確故障信息，僅僅以故障所產(chǎn)生的系統(tǒng)狀態(tài)變化為信息就能自動調(diào)節(jié)控制輸入；還可以利用觀測器技術(shù)在線估計故障，再通過設(shè)計補償項抵消故障對系統(tǒng)的影響，設(shè)計簡單并且可以優(yōu)化控制性能。此外，現(xiàn)有的微電網(wǎng)執(zhí)行器故障容錯控制方法大多僅針對執(zhí)行器偏置性故障，并未考慮執(zhí)行器失效性故障的影響
3、目前已經(jīng)申請專利情況如下：
4、專利號：cn?114447909?a，專利名稱一種基于故障觀測器的直流微電網(wǎng)分散式容錯控制方法及控制器，用于直流微電網(wǎng)在執(zhí)行器故障的情況下，實現(xiàn)直流母線電壓跟蹤和電流比例分配的容錯控制。該方法無需占用控制系統(tǒng)的通訊資源，能夠完成執(zhí)行器故障信號的實時估計并修正控制律，有效抵御執(zhí)行器故障對電壓跟蹤和電流分配的影響，提升了直流微電網(wǎng)的容錯性能與安全裕度。
5、該方法控制器設(shè)計復(fù)雜，參數(shù)設(shè)置難度大，并且要求故障信號一階導(dǎo)數(shù)的幅值是有界的，在有限時間內(nèi)這一假設(shè)條件較為嚴格。此外，采用分散式容錯控制，雖然無需依賴復(fù)雜的通信，但也正因缺乏設(shè)備間的通信信息以及全局的運行狀態(tài)，分散控制既難以實現(xiàn)無差控制，也無法做出全局最優(yōu)決策。
6、本專利技術(shù)提出的分布式自適應(yīng)容錯控制方法，利用自適應(yīng)技術(shù)對故障進行在線估計并實時補償，設(shè)計簡單并且可以優(yōu)化控制性能；僅要求故障的有界性，且無需任何故障的上界或下界信息，可以有效降低控制器參數(shù)配置的難度，更具有通用性和實用性。采用的分布式控制只利用本地和鄰近分布式電源的信息，降低了通信成本，具有良好的可擴展性和靈活性，并且可以兼顧系統(tǒng)的電壓質(zhì)量和電流共享乃至全局最優(yōu)，提高了執(zhí)行器故障下直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的魯棒性。
7、專利號：cn118399476a，專利名稱基于事件觸發(fā)的孤島微電網(wǎng)分布式容錯二次控制方法，所述方法選用同時計及執(zhí)行器部分失效故障和偏置故障下垂控制的模型，對分布式交流微電網(wǎng)的容錯控制展開研究，實現(xiàn)系統(tǒng)在出現(xiàn)執(zhí)行器故障情況下恢復(fù)正常頻率、電壓,并且做到功率按系統(tǒng)內(nèi)各電源容量進行精確分配。該方法采用基于事件觸發(fā)的分布式容錯二次控制策略控制，設(shè)立了事件觸發(fā)的觸發(fā)條件,各個分布式電源之間在事件觸發(fā)時刻進行信息交換，降低了分布式電源之間的通信壓力。
8、該方法針對分布式交流微電網(wǎng)的容錯控制展開研究，其事件的定義和觸發(fā)條件的設(shè)定需要經(jīng)過精心的設(shè)計和調(diào)試，分布式系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制機制則更為復(fù)雜，會為事件觸發(fā)條件的設(shè)計帶來困難。
9、本專利技術(shù)提出的容錯控制方法則針對分布式直流微電網(wǎng)的容錯控制展開研究，能夠?qū)崿F(xiàn)對執(zhí)行器故障的在線估計和實時補償，提高在執(zhí)行器失效和偏置故障以及外界干擾下直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的容錯能力、電壓質(zhì)量和電流共享精度。
10、專利號：cn112346439b，專利名稱基于pd型學(xué)習(xí)觀測器的微電網(wǎng)傳感器故障容錯控制方法，根據(jù)微電網(wǎng)逆變型分布式電源的狀態(tài)空間模型，建立系統(tǒng)閉環(huán)輸出反饋控制器；建立微電網(wǎng)系統(tǒng)傳感器故障模型，將傳感器故障模型轉(zhuǎn)換為執(zhí)行器故障模型形式；并建立傳感器故障容錯pd型學(xué)習(xí)觀測器，求取重構(gòu)后的故障信號，將經(jīng)重構(gòu)信號補償后的輸出反饋回輸出反饋控制器，保證輸出功率的穩(wěn)定跟蹤。
11、該方法本質(zhì)上是利用pd型學(xué)習(xí)觀測器對轉(zhuǎn)換為執(zhí)行器故障形式的傳感器故障進行實時監(jiān)測，并利用重構(gòu)的故障信號，對傳感器的測量誤差進行校正，增加了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。
12、本專利技術(shù)提出的自適應(yīng)容錯控制方法，直接利用自適應(yīng)技術(shù)對故障進行在線估計并實時補償，設(shè)計簡單并且可以優(yōu)化控制性能；僅要求故障的有界性，且無需任何故障的上界或下界信息，可以有效降低控制器參數(shù)配置的難度，更具有通用性和實用性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決以上問題，本專利技術(shù)提出一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法，該方法考慮多類型執(zhí)行器故障，包括執(zhí)行器部分失效故障、完全失效故障、偏置故障、卡死故障以及外部擾動，更具有一般性；并且是完全分布式的，無需任何全局信息，只利用本地和鄰近分布式電源的信息，降低了通信成本。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是：
3、一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法，包括以下步驟：
4、步驟1)基于標(biāo)準(zhǔn)分布式二次控制，將直流微電網(wǎng)的二次控制問題轉(zhuǎn)化為一階線性mas系統(tǒng)的一致性問題；
5、一致性問題的分析步驟如下：
6、首先，將分布式二次控制引入傳統(tǒng)下垂控制進行補償，消除下垂控制產(chǎn)生的偏差：
7、viref＝vrated-miioi+δi(1)
8、式中，viref為下垂控制產(chǎn)生的電壓參考值，vrated為直流母線電壓的額定值，mi為下垂系數(shù)，ioi為dgi的輸出電流,δi＝∫uidt為分布式二次控制的補償項，ui為控制輸入；
9、然后，將平均輸出電壓與額定電壓之間的差值以及各dg之間的電流一致性誤差作為標(biāo)準(zhǔn)分布式二次控制的補償控制輸入：
10、
11、式中，如果dgi能夠直接接收到參考信號，則bi>0成立，否則bi＝0；ci>0為增益系數(shù)；為各dg的平均輸出電壓，由基于平均一致性協(xié)議的電壓觀測器(3)觀測得到；是dgi輸出電壓的導(dǎo)數(shù)；
12、通常電壓環(huán)的帶寬比下垂控制環(huán)的帶寬大得多，這使得輸出電壓vi快速跟蹤下垂控制產(chǎn)生的參考電壓值viref，即vi＝viref。因此將式(1)、式(2)、式(3)進行簡單運算可得：
13、
14、最后，在穩(wěn)定狀態(tài)下，miioi會收斂到一個常數(shù)值kiss，因此定義和θref＝kiss，則直流微電網(wǎng)的一致性問題表示為：
15、
16、定義為分布式一致性協(xié)議，則
17、步驟2)基于擴張狀態(tài)觀測器，設(shè)計分布式自適應(yīng)故障補償器本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種直流微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)容錯控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流微電網(wǎng)分布...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓華，劉佳，施光澤，陳書錦，劉永露，孫堯，但漢兵，
申請(專利權(quán))人：中南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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