基于耗散性的DC微网分布式控制与通信拓扑协同设计
系统与控制
2025-10-16 v3 系统与控制
摘要
本文提出了一种 novel 的基于耗散性的分布式无层级控制和通信拓扑协同设计方法，用于DC微网（DC MGs）中基于ZIP（恒阻抗（Z）、恒流（I）和恒功（P））负载的电压调节和电流共享。虽然ZIP负载准确地捕捉了消费负载的多样性，但其恒功负载（CPL）组件尤其具有挑战性（且具有破坏性），due to其非线性形式。此外，当设计DC MGs的控制方案时，确保同时实现电压调节和电流共享以及协同设计控制器和拓扑结构也同样具有挑战性。为解决这三个挑战，本文将DC微网建模为由分布式电源（DGs）、ZIP负载和按静态互连矩阵相互连接的网络系统。随后，为每个DGs配备本地控制器和分布式全局控制器（基于任意拓扑），以推导DC微网的误差动力学模型，形成包括扰动输入和性能输出的网络“误差”系统。 subsequently，为协同设计控制器和拓扑以实现鲁棒（耗散性）的电压调节和电流共享性能，本文利用涉及子系统的耗散性和sector有界性特性，构建线性矩阵不等式（LMI）问题，分别在局部和全局层面求解。为支持全局LMI问题的可行性，我们识别并嵌入若干关键必要条件于相应的局部LMI问题中，从而提供一种“一站式”求解LMI问题的方法。总体而言，本文提出的方法为DC MGs的设计提供了统一框架。通过对不同情景下的孤岛DC微网进行仿真验证，证明了所提方法的有效性，性能优于传统控制方法。
引用
@article{arxiv.2503.21042,
title = {Dissipativity-Based Distributed Control and Communication Topology Co-Design for DC Microgrids with ZIP Loads},
author = {Mohammad Javad Najafirad and Shirantha Welikala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.21042},
year = {2025}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2503.04908