本發明專利技術公開了一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統及方法，涉及微電網負荷頻率控制技術領域。提出了一種新的基于自適應閾值的事件觸發機制，以解決微電網負荷頻率控制系統受到帶寬限制導致控制性能不理想的問題。主要包括以下步驟：步驟1，根據孤島微電網各分布式電源和儲能系統的參數建立狀態空間模型；步驟2，將考慮通信延遲的自適應事件觸發機制引入微電網負荷頻率控制；步驟3，基于Lyapunov泛函方法，推導出時滯孤島微電網的穩定性判據；步驟4，求解出觸發矩陣Ω和最小性能指標γ<subgt;min</subgt;。本發明專利技術將自適應事件觸發機制引入孤島微電網負荷頻率控制系統中，降低了通信系統的通信資源的損耗以及通信延遲的影響。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微電網負荷頻率控制，尤其涉及一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統及方法。
技術介紹
1、微電網具有單獨的發電、輸電、變電和配電等功能，是一個集分布式電源、儲能裝置、負荷和保護裝置等設備于一體的小型電力系統。微電網有并網運行和孤島運行兩種運行模式。然而，可再生能源的功率輸出的間歇性和不穩定性可能會導致微電網頻率波動或不穩定，這給微電網的負荷頻率控制(load?frequency?control,lfc)帶來了很大的挑戰，尤其是孤島微電網。近些年來，如何設計行之有效的方案解決負荷頻率控制中的通信問題成為關注的熱點。
2、隨著計算機技術和通信技術的快速發展，共享網絡在負荷頻率控制中應用廣泛，但這不可避免地會產生時滯、帶寬阻塞等問題。近些年來，為了降低通信資源的損耗，事件觸發機制逐漸被引入負荷頻率控制方案中。但是，由天氣變化引起的干擾是不可預測的，導致頻率持續波動，數據傳輸頻繁。靜態閾值不能隨著系統的頻率響應偏差的變化而自適應調整，仍有部分不必要的數據被傳輸。在這種情況下，靜態事件觸發方案在通信次數相對較少的情況下很難保證良好的工作性能。自適應事件觸發機制對被控對象的系統狀態和擾動的動態特性具有更強的適應性，還可以根據系統狀態和干擾智能地調整控制參數。在此基礎上，系統根據預先確定的標準進行最佳工作。自適應事件觸發機制的引入可以進一步降低通信資源的消耗，同時有著更好地頻率響應性能。為了維持系統動態性能和節省通信資源之間的平衡，我們嘗試將自適應事件觸發機制與控制方案結合設計更加有效的控制器。</p>
技術實現思路
1、為了解決上述
技術介紹
中存在的技術問題，本專利技術提供一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統及方法，設計合理，大大節省了通信帶寬。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統如圖3所示，包括傳感器、事件發生器、控制器、零階保持器和執行器；
4、傳感器：對系統進行數據采樣并將采樣數據傳輸給事件發生器；
5、事件發生器：接收傳感器發送的信號，并由其判斷最新的測量輸出y(t)是否滿足觸發條件，如果滿足，則將測量輸出y(t)發給控制器產生新的控制信號，如果不滿足，則對下一次的測量輸出y(t)進行判斷；
6、控制器：接收事件發生器發送的信號并產生新的控制信號，并將其傳輸給零階保持器；
7、零階保持器：接收控制器產生的離散的控制信號并將其連續化，并傳輸給執行器；
8、執行器：接收零階保持器的連續信號并執行控制命令；
9、通過傳感器對孤島微電網進行采樣來獲得系統的測量輸出y(t)，然后測量輸出y(t)發送給事件發生器并由其判斷最新的測量輸出y(t)是否滿足觸發條件，如果滿足，則將測量輸出y(t)發送到控制器，如果不滿足，則對下一次的測量輸出y(t)進行判斷，然后經由零階保持器將離散信號轉化為連續信號，并由執行器執行控制命令，恢復系統的頻率。
10、本專利技術還提供了一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，能夠在維持系統動態性能的同時大幅節省通信資源的消耗，主要包括以下步驟：
11、s1：基于孤島微電網的結構參數建立閉環系統的狀態空間模型；
12、s2：將考慮通信延遲的自適應事件觸發機制引入微電網負荷頻率控制；
13、s3：基于lyapunov泛函方法，推導出時滯孤島微電網的穩定性判據并排除芝諾現象；
14、s4：利用matlab/lmi工具箱求解出觸發矩陣ω和最小性能指標γmin；
15、優選地，所述步驟s1基于孤島微電網系統參數，建立包含控制器的孤島微電網閉環狀態空間模型，具體步驟為：
16、s11：定義狀態變量x(t)，測量輸出y(t)，目標向量z(t)，系統擾動ω1(t)和測量偏差ω2(t)：
17、
18、δpwind(t)、δps(t)和δpd(t)分別表示風力發電機風速變化、太陽輻射強度變化和負荷功率變化，δf表示系統頻率偏差，δpdeg、δpmtg、δpfc、δpv、δpwtg、δpfess、δpbess分別表示柴油發電機、燃料電池、光伏電池、風力發電機、飛輪儲能系統和電池儲能系統的功率輸出變化，為了便于表示系統狀態，引入中間變量δpdeg1、δpmtg1、δpfc1、δpfc2和δpv1，δf(t)為系統頻率偏差，z(t)為目標矢量；
19、s12：設置pi控制器策略，采用系統頻率偏差δf(t)作為控制器的輸入信號：
20、u(t)＝-kpδf(t)-ki∫δf(t)dt????(1)
21、其中，kp和ki為系統的比例系數和積分系數，u(t)為pi控制器輸入信號；
22、s13：定義增廣向量
23、s14：建立孤島微電網閉環狀態空間模型：
24、孤島微電網負荷頻率控制系統的動態模型如圖2所示，結合圖1和控制器(1)可以得到包含控制器的孤島微電網閉環狀態空間模型為：
25、
26、其中，
27、
28、c2＝[1?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0?0],
29、
30、其中，h表示孤島微電網的機械慣量，r1、r2為常數，twtg、tpv分別表示風力發電機和光伏系統的動態參數，tic、tt、tfc、tin均表示變換器的時間常數，tdeg、tmtg、tfc、tfess、tbess分別為柴油發電機、微型汽輪發電機、燃料電池、飛輪儲能系統和電池儲能系統的響應時間；
31、優選地，所述步驟s2引入自適應事件觸發機制，建立包含通信方案和控制器的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統模型，具體步驟為：
32、s21：定義一個延遲函數τ(t)∈[τm,τm]，其中：τ＝τm-τm(τm≥0)，τm和τm分別表示通信延遲的上下限，tk表示第k次觸發時刻，k表示第k次觸發，定義h為采樣周期，tk+ih表示第k次觸發后第i次采樣時刻，假定觸發時刻sk＝tk+τ(tk),τ(tk)∈[τm,τm]；
33、s22：測量輸出y(t)可以表示為：
34、y(t)＝c1x(tk)+dω2(tk),t∈[sk,sk+1)?(3)
35、s23：誤差函數可以表示為：
36、e(t)＝y(tk)-y(tk+ih)＝y(tk)-y(t-τ(t))?(4)
37、s24：pi控制器的控制信號為：
38、u(t)＝u(tk+τk)＝ky(tk),t∈[sk,sk+1)?(5)
39、s25：微電網負荷頻率控制系統的狀態空間模型可以改寫為：
40、
41、s26：構造事件觸發條件：
42、引入自適應事件觸發機制，減少不必要的數據傳輸本文檔來自技高網
...
【技術保護點】
1.一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統，其特征在于：包括傳感器、事件發生器、控制器、零階保持器和執行器；
2.根據權利要求1所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統，其特征在于，通過傳感器對孤島微電網進行采樣來獲得系統的測量輸出y(t)，然后測量輸出y(t)發送給事件發生器并由其判斷最新的測量輸出y(t)是否滿足觸發條件，如果滿足，則將測量輸出y(t)發送到控制器，如果不滿足，則對下一次的測量輸出y(t)進行判斷，然后經由零階保持器將離散信號轉化為連續信號，并由執行器執行控制命令，恢復系統的頻率。
3.一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于：采用權利要求1-2任一所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統，該方法的實現主要包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的基于自適應事件觸發的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于，所述步驟S1建立包含控制器的孤島微電網閉環狀態空間模型的具體過程為：
5.根據權利要求3所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于，所述步驟S2建立基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統模型，具體步驟為：
6.根據權利要求3所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于，所述步驟S3基于Lyapunov泛函方法推導出時滯孤島微電網的穩定性判據，并排除芝諾現象，具體步驟為：
7.根據權利要求3所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，推導出時滯孤島微電網的穩定性判據并排除芝諾現象，并排除芝諾現象，具體步驟為：
8.根據權利要求3所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于：對于非零擾動微電網負荷頻率控制系統需要滿足一定的性能指標γ，且在滿足系統穩定性的前提下，γ越小越好；基于二分搜索算法進行搜索，在滿足系統穩定性的前提下，得到最小性能指標γmin。
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【技術特征摘要】
1.一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統，其特征在于：包括傳感器、事件發生器、控制器、零階保持器和執行器；
2.根據權利要求1所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統，其特征在于，通過傳感器對孤島微電網進行采樣來獲得系統的測量輸出y(t)，然后測量輸出y(t)發送給事件發生器并由其判斷最新的測量輸出y(t)是否滿足觸發條件，如果滿足，則將測量輸出y(t)發送到控制器，如果不滿足，則對下一次的測量輸出y(t)進行判斷，然后經由零階保持器將離散信號轉化為連續信號，并由執行器執行控制命令，恢復系統的頻率。
3.一種基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于：采用權利要求1-2任一所述的基于自適應事件觸發機制的時滯孤島微電網負荷頻率控制系統，該方法的實現主要包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的基于自適應事件觸發的時滯孤島微電網負荷頻率控制方法，其特征在于，所述步驟s1建立包含控制器的孤...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張超，劉笑寒，王璐，王濤，王建東，李玉敦，樊英杰，王志明，崔榮喜，楊子江，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：
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