一种自我触发的能源互联网电力路由器网络控制方法

摘要

本发明涉及一种自我触发的能源互联网电力路由器网络控制方法，包括以下步骤：步骤S1：搭建能源互联网电力路由器系统100，所述能源互联网电力路由器系统包括电力路由器10、远程网络20和自我触发模糊控制器30；步骤S2：根据物理学原理以及中立II型T‑S模糊模型的表达方法，建立能源互联网电力路由器的非线性动态系统；步骤S3：设计自我触发模糊控制器，计算触发的时间周期，以使能源互联网电力路由器实现稳定工作。该方法可以最大限度降低网络通讯的数据量，并保证系统的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种自我触发的能源互联网电力路由器网络控制方法。

背景技术

能源互联网将多源的能量通过网络互连的方法实现相互补给，可实现清洁能源的高效利用。然而多源的能量接入，使得相互间的网络通讯数据量加大，会诱导网络延时、数据阻塞的情形，使得能源互联网的控制性能变差，严重时会导致不稳定。如何最大限度降低网络通讯的数据量，并保证系统的稳定性是一个挑战性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种自我触发的能源互联网电力路由器网络控制方法，该方法可以最大限度降低网络通讯的数据量，并保证系统的稳定性。

本发明采用以下方案实现：一种自我触发的能源互联网电力路由器控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：搭建能源互联网电力路由器系统100，所述能源互联网电力路由器系统包括电力路由器10、远程网络20和自我触发模糊控制器30；

步骤S2：根据物理学原理以及中立II型T-S模糊模型的表达方法，建立能源互联网电力路由器的非线性动态系统；

步骤S3：设计自我触发模糊控制器，计算触发的时间周期，以使能源互联网电力路由器实现稳定工作。

进一步地，步骤S2中，建立能源互联网电力路由器的非线性动态系统具体包括以下步骤：

步骤S21：根据搭建的能源互联网电力路由器系统，其非线性动态系统模型在a,b,c三相的变换框架下，如公式(1)所示：

式中，C表示直流侧电容；L是电感；r是寄生电阻；R_L是负载阻抗；v_c是电容侧输出电压；φ₀是中性点电流；φ_a,φ_b,φ_c分别表示a,b,c三相的感应电流；u_a,u_b,u_c分别表示a,b,c三相的控制输入，v_ga,v_gb,v_gc分别表示a,b,c三相的网间电压矢量；

根据Clarke变换，得到：

式中，{·}_αβ表示αβ两相之间关系表达式，{·}_abc表示a,b,c三相之间的关系表达式，矩阵A表示αβ两相与a,b,c三相之间的转换关系；

步骤S22：系统(1)和(2)在静止的(α,β)框架下表达为：

式中，φ_αβ是线电流；v_dc电容侧输出电压；v_αβ是线电压；u_αβ是控制输入矢量；

瞬时有功功率P和无功功率Q，分别表示为：

式中，

使用得到：

式中，ω表示风机的转速，是线电压v_αβ矩阵的转置，J^T是矩阵J的转置；

为了实现追踪控制，定义P_e＝P-P^*,Q_e＝Q-Q^*,其中P^*,Q^*,是参考值，因此：

式中，

步骤S23：选择模糊前件变量和使用II型模糊集建模方法，因此非线性系统(6)表示如下：

系统规则假设是是是那么

式中，代表第l个模糊规则；r是模糊规则的数量；是模糊集；和分别定义系统的状态与控制输入；是可测量的变量；{A_l,B_l}是第l个本地模型参数，表达如下：

通过模糊规则的绑定，将非线性切换系统表达为如下的模糊模型：

式中，是中立II型的模糊集；r表示模糊的规则数量；

步骤S24：考虑能源互联网电力路由器的多源汇入，满足：

代入公式(8)后得到能源互联网电力路由器多源模型：

式中，

进一步地，步骤S3中，设计自我触发模糊控制器，计算触发的时间周期，具体包括以下步骤：

步骤S31：设计如下的自我触发模糊控制器：

式中，

闭环传动函数如下：

定义并且根据如下的李雅普诺夫函数：

式中，P_i是正定对称矩阵；

进一步根据以下不等式：

式中，H_ij,Q_i,W_i,M_i是正定对称的矩阵；

通过对函数V(x(t))求导，并且根据系统(14)和关系式(16)和(17)，得到：

式中，

通过使用锥补引理到(16)和(17)，得到：

式中，

定义：

使用Γ_i1对不等式(19)进行矩阵的全等变换，并使用Γ_i2对不等式(20)进行矩阵的全等变换，对于所有的以下矩阵不等式成立：

式中，是正定对称矩阵，

如果自我触发的条件满足：

式中，那么闭环控制系统(14)是渐进稳定的，并且自我触发模糊控制器增益计算如下：

步骤S32：触发的时间周期计算步骤如下：

定义：

和

基于(27)、(29)、(30)，得到：

对以上公式‖z_i(t)‖₂求导，得到：

式中，和和是β_i1(t),β_ij2(t)和x_j(t)的上界；初始情形z_i(t)≡0；根据微分不等式(32)，得到：

下次触发的周期计算如下：

式中，

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提出的能源互联网电力路由器网络控制方法可以最大限度降低网络通讯的数据量，并保证系统的稳定性，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例中控制方法的实现流程图。

图2为本发明实施例中能源互联网电力路由器系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供了一种自我触发的能源互联网电力路由器网络控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：搭建如图2所示的能源互联网电力路由器系统100，所述能源互联网电力路由器系统包括电力路由器10、远程网络20和自我触发模糊控制器30。

步骤S2：根据物理学原理以及中立II型T-S模糊模型的表达方法，建立能源互联网电力路由器的非线性动态系统。

步骤S3：设计自我触发模糊控制器，计算触发的时间周期，以使能源互联网电力路由器实现稳定工作。

在本实施例中，步骤S2中，建立能源互联网电力路由器的非线性动态系统具体包括以下步骤：

步骤S21：根据搭建的能源互联网电力路由器系统，其非线性动态系统模型在a,b,c三相的变换框架下，如公式(1)所示：

式中，C表示直流侧电容；L是电感；r是寄生电阻；R_L是负载阻抗；v_c是电容侧输出电压；φ₀是中性点电流；φ_a,φ_b,φ_c分别表示a,b,c三相的感应电流；u_a,u_b,u_c分别表示a,b,c三相的控制输入，v_ga,v_gb,v_gc分别表示a,b,c三相的网间电压矢量；

根据Clarke变换，得到：

式中，{·}_αβ表示αβ两相之间关系表达式，{·}_abc表示a,b,c三相之间的关系表达式，矩阵A表示αβ两相与a,b,c三相之间的转换关系；

步骤S22：系统(1)和(2)在静止的(α,β)框架下表达为：

式中，φ_αβ是线电流；v_dc电容侧输出电压；v_αβ是线电压；u_αβ是控制输入矢量；

瞬时有功功率P和无功功率Q，分别表示为：

式中，

使用得到：

式中，ω表示风机的转速，是线电压v_αβ矩阵的转置，J^T是矩阵J的转置；

为了实现追踪控制，定义P_e＝P-P^*,Q_e＝Q-Q^*,其中P^*,Q^*,是参考值，因此：

式中，

步骤S23：选择模糊前件变量和使用II型模糊集建模方法，因此非线性系统(6)表示如下：

系统规则假设是是是那么

式中，代表第l个模糊规则；r是模糊规则的数量；是模糊集；和分别定义系统的状态与控制输入；是可测量的变量；{A_l,B_l}是第l个本地模型参数，表达如下：

通过模糊规则的绑定，将非线性切换系统表达为如下的模糊模型：

式中，是中立II型的模糊集；r表示模糊的规则数量；

步骤S24：考虑能源互联网电力路由器的多源汇入，满足：

代入公式(8)后得到能源互联网电力路由器多源模型：

式中，

在本实施例中，步骤S3中，设计自我触发模糊控制器，计算触发的时间周期，具体包括以下步骤：

步骤S31：设计如下的自我触发模糊控制器：

式中，

闭环传动函数如下：

定义并且根据如下的李雅普诺夫函数：

式中，P_i是正定对称矩阵；

进一步根据以下不等式：

式中，H_ij,Q_i,W_i,M_i是正定对称的矩阵；

通过对函数V(x(t))求导，并且根据系统(14)和关系式(16)和(17)，得到：

式中，

通过使用锥补引理到(16)和(17)，得到：

式中，

定义：

使用Γ_i1对不等式(19)进行矩阵的全等变换，并使用Γ_i2对不等式(20)进行矩阵的全等变换，对于所有的以下矩阵不等式成立：

式中，是正定对称矩阵，

如果自我触发的条件满足：

式中，那么闭环控制系统(14)是渐进稳定的，并且自我触发模糊控制器增益计算如下：

步骤S32：触发的时间周期计算步骤如下：

定义：

和

基于(27)、(29)、(30)，得到：

对以上公式‖z_i(t)‖₂求导，得到：

式中，和和是β_i1(t),β_ij2(t)和x_j(t)的上界；初始情形z_i(t)≡0；根据微分不等式(32)，得到：

下次触发的周期计算如下：

式中，

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。