基于离散一致性算法的微电网互联分布式控制
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Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ：Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｙｏｕｔｈ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａ ｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５ １６０７０８７）
１ 引 言
２ 分 布 式 控 制
近 年 来 ，随 着 直 流 微 电 网 技 术 的 发 展 Ｉｌ＿２１．多 个 直 流 微 电网 的互 联 运 行 控 制 策 略 引起 了国 内外 学 者 的关 注 【３＿ 。目前 ，主 要 控 制 策 略 为 分 层 控 制 ， 包 括 初 级 、二 级 及 三 级 控 制 ，其 中 ，初 级 控 制 对 本 地 分 布 式 电源 控 制 ．实 现 单 个 直 流 微 电 网 母 线 电 压 稳 定 ：二 级 控 制 消 除 下垂 控 制 引入 的 电压 偏 差 ， 提 高 母 线 电压 质 量 ：三 级 控 制 实 现 多个 微 电 网 的 功 率 流 控 制 。 在 此 提 出 了一 种 基 于 离 散 一 致 性 算 法 的 多直 流 微 电网 稳 定 运 行 的分 布 式 协 同 控 制 策 略 ，包 含 分布 式 电压 二 次控 制 和 功 率 流 控 制 ，电压 二 次 控 制 将 各 直 流 微 电网 的 母 线 电压 恢 复 到 额 定 值 ，在 此 基 础 上加 入 三级 控 制 ，实 现 直 流 微 电 网 之 间功 率 流 的控 制 ．达 到 各 直流 微 电网 间 功率 均 衡 的 目标 。最 后 ，搭 建实 验平 台验 证控 制 策 略 的有 效性 。
摘 要 ：提 出 了一种 基 于离散 一 致 性算 法 的 多微 电网 互联 运行 分 布 式分层 控 制策 略 ，初级 控制 确保 单个 直 流微
电网母 线 电压平 衡 ：二级 电压 二 次控 制 消除 初级 控 制 引入 的 电压偏 差 ；三级 功 率流 控制 均衡 直流 微 电 网群 的 负载功率 使得 直流微 电网能源 、器件应 力及 寿命 得到 充分利 用 。所 提控 制策 略 中，各 直流微 电网 只需与其 邻接
的 单 元 通 信 获 得 全 局 信 息 实 现 互 联 稳 定 运 行 ．通 信 压 力 降 低 。 最 后 ，搭 建 实 验 平 台验 证 所 提 方 法 的 有 效 性 。
关 键词 ：微ห้องสมุดไป่ตู้电网 ：离散 一致 性算法 ；互 联 ；分布式 控制
中 图分 类 号 ：ＴＮ８１９．Ｉ
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００一ｌＯＯＸ（２０１８）１０一Ｏｌ１９一ｏ３
Ａ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ．ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｈｅｍ ｅ ｆｌ０ｒ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ＤＣ Ｍ ｉｃｒｏｇｒｉｄｓ ＸＵ Ｊｉａ—ｌｉｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ， ＣＨＥＮ Ｚｈｏｎｇ
第 ５２卷 第 ｌ０期 ２０１８年 １０ 月
电 力 电 子 技 术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５２， Ｎｏ．１０ ０ｃｔｏｂｅｒ ２０ｌ ８
基于 离散 一致 性 算法 的微 电网互联 分布 式 控制
徐 佳 林 ，王 愈 ， 陈 仲 （南 京 航 空 航 天 大 学 ，江 苏 南 京 ２１００１６）
基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 青 年 项 目（５１６０７０８７） 定 稿 Ｅｌ期 ：２０１７—０８—０７ 作 者 简 介 ：徐 佳 林 （１９９３一），女 ，江 苏 南 通 人 ，硕 士 研 究 生 ， 研 究 方 向 为 功 率 电子 变换 器 和 微 电 网 控 制 技 术 。
（Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆ Ａ ｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ—ｂａｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ＤＣ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ ｉｓ ｐｒｏ— ｐｏｓｅｄ．Ｐｒ ｉｍａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｍｍ ｏｎ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｓｉｄｅ ｅａｃｈ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ｌｏｃａｌｌｙ．Ａ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｔｒ ｏ ｌ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｄｒｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａ ｐｏｗｅｒ ｆ ｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｐｒｏ— ｖｉｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｈａｒｉｎｇ ａｍｏｎｇ ｍｉｅｒｏｇｒｉｄｓ ｗｈｉｃｈ ｅｎａｂｌｅｓ ｆｕｌｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ｏｎ ｅａｃｈ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｎｅｉｇｈｂｏｒ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ ｔｏ ｇｅｔ ｇｌｏｂａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｍｏｎｎｅｃｔｅｄ ＤＣ ｍｉｅｒｏｇｒｉｄｓ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｓ ｒｅ— ｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍ ｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｅｒｏｇｒｉｄ；ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ；ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｅｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒ ｏｌ
１ 引 言
２ 分 布 式 控 制
近 年 来 ，随 着 直 流 微 电 网 技 术 的 发 展 Ｉｌ＿２１．多 个 直 流 微 电网 的互 联 运 行 控 制 策 略 引起 了国 内外 学 者 的关 注 【３＿ 。目前 ，主 要 控 制 策 略 为 分 层 控 制 ， 包 括 初 级 、二 级 及 三 级 控 制 ，其 中 ，初 级 控 制 对 本 地 分 布 式 电源 控 制 ．实 现 单 个 直 流 微 电 网 母 线 电 压 稳 定 ：二 级 控 制 消 除 下垂 控 制 引入 的 电压 偏 差 ， 提 高 母 线 电压 质 量 ：三 级 控 制 实 现 多个 微 电 网 的 功 率 流 控 制 。 在 此 提 出 了一 种 基 于 离 散 一 致 性 算 法 的 多直 流 微 电网 稳 定 运 行 的分 布 式 协 同 控 制 策 略 ，包 含 分布 式 电压 二 次控 制 和 功 率 流 控 制 ，电压 二 次 控 制 将 各 直 流 微 电网 的 母 线 电压 恢 复 到 额 定 值 ，在 此 基 础 上加 入 三级 控 制 ，实 现 直 流 微 电 网 之 间功 率 流 的控 制 ．达 到 各 直流 微 电网 间 功率 均 衡 的 目标 。最 后 ，搭 建实 验平 台验 证控 制 策 略 的有 效性 。
摘 要 ：提 出 了一种 基 于离散 一 致 性算 法 的 多微 电网 互联 运行 分 布 式分层 控 制策 略 ，初级 控制 确保 单个 直 流微
电网母 线 电压平 衡 ：二级 电压 二 次控 制 消除 初级 控 制 引入 的 电压偏 差 ；三级 功 率流 控制 均衡 直流 微 电 网群 的 负载功率 使得 直流微 电网能源 、器件应 力及 寿命 得到 充分利 用 。所 提控 制策 略 中，各 直流微 电网 只需与其 邻接
的 单 元 通 信 获 得 全 局 信 息 实 现 互 联 稳 定 运 行 ．通 信 压 力 降 低 。 最 后 ，搭 建 实 验 平 台验 证 所 提 方 法 的 有 效 性 。
关 键词 ：微ห้องสมุดไป่ตู้电网 ：离散 一致 性算法 ；互 联 ；分布式 控制
中 图分 类 号 ：ＴＮ８１９．Ｉ
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００一ｌＯＯＸ（２０１８）１０一Ｏｌ１９一ｏ３
Ａ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ．ｂａｓｅｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｃｈｅｍ ｅ ｆｌ０ｒ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ＤＣ Ｍ ｉｃｒｏｇｒｉｄｓ ＸＵ Ｊｉａ—ｌｉｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｙｕ， ＣＨＥＮ Ｚｈｏｎｇ
第 ５２卷 第 ｌ０期 ２０１８年 １０ 月
电 力 电 子 技 术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｃｓ
Ｖｏ１．５２， Ｎｏ．１０ ０ｃｔｏｂｅｒ ２０ｌ ８
基于 离散 一致 性 算法 的微 电网互联 分布 式 控制
徐 佳 林 ，王 愈 ， 陈 仲 （南 京 航 空 航 天 大 学 ，江 苏 南 京 ２１００１６）
基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 青 年 项 目（５１６０７０８７） 定 稿 Ｅｌ期 ：２０１７—０８—０７ 作 者 简 介 ：徐 佳 林 （１９９３一），女 ，江 苏 南 通 人 ，硕 士 研 究 生 ， 研 究 方 向 为 功 率 电子 变换 器 和 微 电 网 控 制 技 术 。
（Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆ Ａ ｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ—ｂａｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ＤＣ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ ｉｓ ｐｒｏ— ｐｏｓｅｄ．Ｐｒ ｉｍａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｏｍｍ ｏｎ ｂｕｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｓｉｄｅ ｅａｃｈ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ｌｏｃａｌｌｙ．Ａ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｔｒ ｏ ｌ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｄｒｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏ１．Ａ ｐｏｗｅｒ ｆ ｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｐｒｏ— ｖｉｄｅ ｐｏｗｅｒ ｓｈａｒｉｎｇ ａｍｏｎｇ ｍｉｅｒｏｇｒｉｄｓ ｗｈｉｃｈ ｅｎａｂｌｅｓ ｆｕｌｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ ｏｎ ｅａｃｈ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｎｅｉｇｈｂｏｒ ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｓ ｔｏ ｇｅｔ ｇｌｏｂａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｍｏｎｎｅｃｔｅｄ ＤＣ ｍｉｅｒｏｇｒｉｄｓ．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｓ ｒｅ— ｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍ ｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｅｒｏｇｒｉｄ；ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ；ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｅｔｉｏｎ；ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒ ｏｌ