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祝贺研旭功率硬件助力武汉大学博士团队发表高影响因子8以上SCI微电网控制论文

发布时间：

2022-08-29 10:19

来源：

原创

论文题目：考虑通信时延的交流微电网分布式离散二次协同控制

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9854403

文章引用：T. Yang, S. Sun and G. -P. Liu, "Distributed Discrete-Time Secondary Cooperative Control for AC Microgrids With Communication Delays," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, doi: 10.1109/TIE.2022.3196365.

主要研究内容

提出了一种基于下垂的具有通信时延的交流微电网分布式离散二次协同控制方案，该方案可以调节所有分布式发电机（DG）的电压和频率，确保每个DG准确获得有功功率共享。与分布式电源之间的理想通信不同，低带宽通信网络造成的网络延迟通常会导致潜在的振荡，危及系统的稳定运行。为此，所提出的控制策略旨在利用预测控制理论主动补偿信息物理微电网的一般通信延迟，同时实现电压和频率恢复以及有功功率的精确共享。此外，在所提出的方案中，每个 DG只需要与其邻居共享信息，同时导出了实现闭环控制系统稳定性的充分条件。最后通过Simulink仿真研究和在OPAL-RT平台上的一些实验也验证了控制策略的有效性。

实验平台

所提出的控制方法在按比例缩小的实验装置中得到了验证，如下图1所示，进行实验时，其中输出电压水平按比例降低。三相逆变器采用的是南京研旭电气科技有限公司生产的YXPHM-TP210b-I三相两电平DC-AC变流模块，数量为N = 4。每个逆变器同时连接到一个电阻负载（每相，R=10Ω），该三相逆变器由OPAL-RT5700（控制器）通过使用来自控制台的PC（主机）控制命令进行控制。下图2给出了实验系统的物理配置，其中采样时间 T_s=0.5ms，开关频率为10kHz。

3.实验总结

为了对微电网中通信时延进行处理，本文提出了基于下垂的具有通信时延的交流微电网分布式离散二次协同控制方案。得到以下实验结论: (a) 与大多数现有导出时延上界条件的交流微电网分布式协调控制方案相比，本文提出的电压/频率控制协议，其灵感来自网络预测控制方法。当通信传输网络包含时延时，所提出的控制器能主动补偿时延以确保达到控制目标，从而使分布式控制方法在实践中具有很大的应用价值；（b）不同于目前研究电压/频率恢复的分布式控制算法，该方法分析了包括主动时延补偿控制器在内的整个受控系统的稳定性，利用特殊矩阵理论和代数图论，从通信网络连通性、控制增益等方面给出了充分条件，保证了受控微电网系统的稳定性; (c)本文提出的分布式二次控制器，在控制增益合理且有向图连通的条件下，主动补偿通信时延，大大提高了受控系统对时延的鲁棒性，使得控制性能与现有控制系统有很大的不同。

本文提出了一种基于具有通信时延的交流微电网分布式离散时间二次协同控制策略。通过设计时滞补偿控制器，使各DG的电压/频率幅值快速收敛并达到参考值。同时，实现了有功功率的精确共享。通过对交流微电网负荷变化的仿真和控制性能测试，以及即插即用能力的实验，验证了该控制方法对延时补偿的有效性。只要选择合适的参数，所提出的控制器就可以对时延进行主动补偿。文中采用南京研旭电气科技有限公司的生产的YXPHM-TP210b-I三相两电平DC-AC变流模块，模组整体设计合理，方便实验测试，大大加快了控制算法的验证以及整体实验效率。