[发明专利]一种基于故障观测器的直流微电网分散式容错控制方法及控制器

说明书

本发明公开了一种基于故障观测器的直流微电网分散式容错控制方法及控制器，所述控制方法主要包括以下步骤：获取状态信息、计算微分同胚映射的控制误差、计算微分同胚映射的状态估计误差、计算故障观测器、计算控制律、计算电压误差补偿项、计算电压误差与占空比。用于直流微电网在执行器故障的情况下，实现直流母线电压跟踪和电流比例分配的容错控制。与分布式协同控制方法相比，本发明无需占用控制系统的通讯资源，能够完成执行器故障信号的实时估计并修正控制律，有效抵御执行器故障对电压跟踪和电流分配的影响，提升了直流微电网的容错性能与安全裕度。本发明基于李雅普诺夫方法证明了所述控制方法的稳定性，并给出了所需的假设条件和参数条件。

技术领域

本发明涉及微电网控制技术领域，具体涉及一种基于故障观测器的直流微电网分散式容错控制方法。

背景技术

随着分布式新能源的高比例渗透，特别是光伏直流发电容量的日益增长，新兴直流负荷快速增多，传统的交流供用电系统逐渐难以满足分布式可再生能源、负荷的高速发展需求，在运行模式、可靠性、能量损耗等方面均面临挑战，而直流供用电系统对于解决这些问题具有更好的技术适配性和应用价值。

直流微电网作为直流供用电系统最常见的应用模式，其关键控制目标是直流母线电压跟踪和电流比例分配。现有技术主要可以分为两类：其一是基于下垂控制的分散式控制方案，虽然实现了电流分配的控制目标，但是牺牲了母线电压跟踪精度，而且控制参数扰动和计算偏差等原因引起的执行器故障会导致算法失效；其二是基于多智能体共识理论的分布式控制方案，通过在控制算法中增加通讯数据的输入参数，保证系统状态变量的收敛一致性，从而消除传统下垂引起的电压偏差并改善电流分配效果，但缺点是增加了控制器的通讯负担，且随着电网的信息化和智能化水平不断提升，分布式控制方案极易遭受虚假通讯数据攻击等信息安全风险的危害而失效。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于故障观测器的直流微电网分散式容错控制方法及控制器，该方法无需占用控制系统的通讯资源，能够在执行器故障的情况下，实现直流母线电压跟踪和电流比例分配的容错控制，提升直流微电网的容错性能与安全裕度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于故障观测器的直流微电网分散式容错控制方法，包括以下步骤：

1)获取当前kT时刻直流微电网每个节点i对应变换器的输出电压电感电流输出电流其中T为控制周期、k为控制周期的索引，并获取上一个控制周期所得的状态估计误差状态估计值故障观测器控制律积分值

2)根据步骤1)获取的数据计算在kT时刻的微分同胚映射的控制误差

其中r_i为下垂系数，为控制参考值，R_load为直流微电网总负载的等效电阻值，N为直流微电网的节点数，V_ref为输出电压参考值；

3)根据微分同胚映射的控制误差及其状态估计值计算在kT时刻的微分同胚映射的状态估计误差

其中根据上一个控制周期所得参数进行估计，计算公式为：

其中控制系数c₁＞0,c₂＞0,0＜α₁＜1,α₂＞1，sgnx为符号函数；

4)结合上一个控制周期的故障观测器状态估计误差与步骤3)获得的状态估计误差计算在kT时刻的故障观测器

其中控制系数k_2i＞0；

5)进一步根据故障观测器计算在kT时刻的修正后控制律