基于耗散性的直流微电网电压调节与电流均分分布式控制与通信拓扑协同设计
系统与控制
2025-10-16 v4 系统与控制
摘要
本文提出了一种新颖的基于耗散性的分布式无下垂控制方法，用于由分布式电源（DG）、负荷和电力线路互联组成的直流微电网（MG）中的电压调节和电流均分。首先，我们将闭环直流微电网描述为一个网络系统，其中 DG 和线路（即子系统）通过静态互联矩阵互联。该互联矩阵展示了 DG 和线路的输入、输出和扰动在直流微电网中的连接方式。每个 DG 配备本地控制器用于电压调节和分布式全局控制器用于电流均分，其中本地控制器确保个体电压跟踪，而全局控制器在 DG 之间协调以实现比例电流均分。为了设计分布式全局控制器，我们利用子系统的耗散性性质并构建线性矩阵不等式（LMI）问题。为支持该问题的可行性，我们确定了一组必要的本地和全局条件，在专门开发的基于 LMI 的本地控制器设计过程中加以执行。与现有的直流微电网控制方案不同，我们的方法提出了协同设计分布式控制器和通信拓扑的统一框架。由于协同设计过程基于 LMI，可以利用现有的凸优化工具高效实现和评估。通过在 MATLAB/Simulink 环境中模拟一个孤岛直流微电网，在不同场景下（如负荷变化和拓扑约束变化）验证了所提方案的有效性，然后与下垂控制算法进行了性能比较。
引用
@article{arxiv.2503.04908,
title = {Dissipativity-Based Distributed Control and Communication Topology Co-Design for Voltage Regulation and Current Sharing in DC Microgrids},
author = {Mohammad Javad Najafirad and Shirantha Welikala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04908},
year = {2025}
}