基于多智能体的交流微电网功率分配优化控制方法研究

摘要

随着能源的日益短缺，利用可再生能源供电成为了行之有效且十分必要的方法，而微电网便是将可再生能源进行利用的一种非常有效的形式。微电网中，为了让微电网经济高效地运行，每个DG（Distributed Generation）输出的有功功率与无功功率是两项非常重要的指标，实际应用中线路阻抗常常会影响负载容量的均分，不适合的均分负载容量的方式可能会导致承担较大功率输出的DG老化程度急剧加快，从而给微电网的稳定性带来不利的影响；另外，通信可能出现的丢包、延迟等现象也会给整个系统的稳定性带来影响。 首先对电压电流双环控制及下垂控制原理进行了介绍，并分析了下垂控制的功率分配特性，然后通过理论推导以及实际例子说明了线路阻抗对下垂控制在实际应用中功率分配的影响。 然后为了解决因线路阻抗导致微电网内DG功率分配不均的问题，从实际工程角度出发，选择合适的多智能体一致性算法，并对该算法进行了介绍；接下来，结合下垂控制，将DG视为智能体，设计了基于多智能体一致性算法的微电网有功功率、无功功率分配器，解决了传统发电装置的功率分配问题；接下来，针对有新能源DG的微电网，考虑新能源DG有功功率不可控的特性，为了均分负载，提出了视在功率分配策略以适应有新能源发电的场景，从理论上推导了该策略能够均分视在功率的条件，并设计了视在功率分配器。 最后根据实际工程中使用通信模块进行周期控制可能存在的延迟、丢包等问题，将上述设计与事件触发的思想相结合，设计了基于事件触发的多智能体交流微电网有功功率、无功功率及视在功率分配器；最后，以三台DG组成的交流微电网为例，在matlab/simulink仿真环境下分别对上述分配器进行仿真，并且通过对比得到各个分配器的优缺点，此外，还通过仿真模拟实际工程中存在的通信延迟的现象，研究了基于事件触发的多智能体交流微电网功率分配器的性能，并对所有分配器进行了总结。

目录

第一章 绪 论

1.1微电网功率分配研究背景及意义

1.2 课题国内外研究现状

1.2.1 分布式微电网研究现状

1.2.2 基于多智能体的功率分配研究现状

1.3本文的主要贡献与创新

1.4 本文研究的主要内容

第二章 微电网逆变器本地控制基础及其局限性

2.1逆变器下垂控制框图及原理

2.1.1 电压电流双环控制器原理

2.1.2 下垂控制原理

2.1.3下垂控制及电压电流双环控制器

2.1.4 下垂控制的功率分配特性

2.2线路阻抗对下垂控制功率分配的影响

2.3本章小结

第三章 基于多智能体一致性算法的微电网功率分配

3.1 一致性算法的选取

3.2功率可控发电装置功率分配器的设计

3.2.1 相关图论基础

3.2.2 离散时间一阶一致性算法

3.2.3 离散时间一阶一致性算法的仿真

3.2.4 功率分配器的设计

3.3 功率分配器在新能源上的应用

3.3.1 新能源发电装置的特性

3.3.2 视在功率分配器的策略设计及分析

3.3.3 视在功率分配器在微电网上的应用设计

3.4仿真分析

3.4.1 有功功率分配的仿真分析

3.4.2 无功功率分配的仿真分析

3.4.3 视在功率分配的仿真分析

3.5本章小结

第四章 基于事件触发的多智能体微电网功率分配

4.1 周期通信的不足

4.2 事件触发原理与仿真

4.2.1 事件触发的思想

4.2.2基于事件触发的一致性控制算法

4.2.3 仿真分析

4.3微电网系统事件触发策略设计

4.4 基于事件触发的功率分配器设计

4.5 基于事件触发的功率分配仿真分析

4.5.1 理想条件下有功功率分配仿真分析

4.5.2 理想条件下无功功率分配仿真分析

4.5.3 理想视在功率分配仿真分析

4.5.4 考虑通信延迟下有功功率分配仿真分析

4.5.5 考虑通信延迟下无功功率分配仿真分析

4.5.6 考虑通信延迟下视在功率分配仿真分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

个人简历及攻读硕士期间的主要研究成果