论文总字数：28490字

摘 要

微电网是日前解决新能源消纳，提升大电网安全、经济运行性能的可行性手段，随着环境压力日益增加，世界各国均对微电网抛出橄榄枝，随之也带来了微电网控制这一挑战。本文首先介绍了微电网控制的研究现状，展示了最先进的控制策略。接着论述微电网控制中的基本概念。针对微电网分布式二次控制，本文提出了一种基于多代理架构的分布式二次控制方法。所提方法是基于牵制理念的分布式系统，在系统中存在极少量牵制电源，直接获得控制信息，其余分布式电源仅能从邻居处获得局部信息。该种方法解决了集中式控制对于高性能中央控制器的依赖问题，提升了系统的控制表现。在具体实现上，采用反馈线性化的思想，将协同控制转化成误差追踪问题，并采用非线性自回归移动平均控制器(NARMA-L2)和梯度下降搜索算法完成精准控制，提升控制效果，实现微电网电压迅速恢复和功率均分的控制目标。最后，比对采用反馈线性化的控制效果和采用NARMA-L2的控制效果，验证了所提策略的可行性。

关键词：微电网，二次控制，反馈线性化，非线性自回归移动平均控制器，梯度下降搜索算法

Abstract

As an Efficient way to solve renewable energy consumption, microgrid can also improve the safety and economic performance. With the increasing pressure on the environment, microgrids become a quite appealing alternative for overcoming the challenge of integrating renewable energy. The paper first introduced the research status of micogrid control and demonstrated control strategies state-of-the-art. Section two reviews the basic concepts in microgrid control. For distributed secondary control, this paper proposes a distributed secondary control method based on multi-agent architecture. The way is a kind of distributed system of containment, in where only small amount of restrained power resources that have a direct access to control information. The rest of distributed energy resources could only obtain local information from their neighbors and themselves. The proposed method solves the dependence problem of centralized control on a high performance central controller, besides, improves the control performance. In terms of the implementation of this thought, feedback linearization is used to convert collaborative control into error tracking problem. The NARMA-L2 controller and gradient descent search algorithm are adopted to complete precise control, and achieve rapid voltage recovery and power consumption. Finally, the paper compares the control effect of feedback linearization and NARMA-L2 controller, the feasibility of the proposed strategy is verified.

KEY WORDS: Secondary control, feedback linearization, NARMA-L2, Gradient descent search algorithm

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 微电网研究现状 2

1.2.1 底层控制 2

1.2.2 二次控制 3

1.2.3 三次控制 4

1.3 本文主要工作 5

第二章 微电网控制模式 6

2.1 主要控制模式 6

2.1.1 主从控制模式 6

2.1.2 对等控制模式 6

2.1.3 分层控制模式 6

2.2 二次控制具体形式 10

2.2.1 集中式控制 10

2.2.2 分散式控制 11

2.2.3 分布式控制 11

2.3 多代理系统 12

2.4 基于多代理系统的分布式控制 12

第三章 基于反馈线性化的二次协同控制 14

3.1 基于电压源型逆变器的电源动态模型 14

3.2 图论基础 16

2.2 基于反馈线性化的电压二次协同控制 16

2.2 存在的问题 19

第四章 基于NARMA-L2神经网络控制器的二次控制 20

4.1 神经网络控制器 20

4.2 NARMA-L2控制器 20

4.2.1 辨识被控制系统 20

4.2.2 构建控制器模块 21

4.2.3 基于梯度下降搜索算法的参考值发生器 21

4.3 应用于二次控制的通讯拓扑 23

第五章 算例分析及结论 24

5.1 算例系统 24

5.2 仿真结果 25

5.2.1 案例1：电压协同一致 25

5.2.2 案例2：负荷增加 26

5.2.3 案例3：电源断线 27

5.2.4 控制效果对比 29

5.3 结论 28

5.4 展望 29

致谢 30

参考文献 31

绪论

引言

电能是目前最清洁便利的能源形式，是国民经济发展命脉。近年来，我国经济发展迅速，用电总量迅速增长，日益凸显出能源需求增长与不可再生能源短缺、可再生能源利用率底下、可持续发展之间的矛盾。因此，提高可再生能源利用率、开发新能源利用技术、加强可再生能源利用势在必行。

在经济发展与可持续发展的矛盾之下，欧美等国家将橄榄枝抛向分布式发电技术。作为集中式发电的强力支援，分布式发电较好地弥补了集中式发电的不足。以中国国情和地理特点为例，我国人口基数大且分布不均，土地面积大，环境地形复杂，所以采用超大规模集中式发电会带来能源浪费严重、设备投资巨大、可靠性受环境影响大等问题。然而，如果采用分布式发电，其灵活、经济和环保的特点可以弥补集中发电的不足。

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