基于耗散性的交流微电网分布式控制与通信拓扑协同设计
系统与控制
2026-04-15 v4 系统与控制
摘要
本文提出了一种基于耗散性的框架，用于交流微电网中分布式控制器与通信拓扑的联合设计，为分布式发电机间的电压调节、频率同步和按比例功率分配提供了鲁棒性能保证。闭环交流微电网被表示为一个网络化系统，其中分布式发电机、配电线路和负载作为通过信息物理网络互联的子系统。每个分布式发电机采用三层分层控制结构：用于运行点配置的稳态控制器、用于电压跟踪的局部反馈控制器，以及实现归一化功率共识以进行频率协调和按比例功率分配的分布式无下垂控制器。运行点设计被表述为一个优化问题。利用耗散性理论，我们推导出了子系统耗散性的充分必要条件。全局协同设计随后被转化为凸线性矩阵不等式 (LMI) 优化问题，在处理交流系统特有的高度非线性、强耦合的 dq 坐标系动态特性的同时，联合确定分布式控制器参数和稀疏通信架构。在 MATLAB/Simulink 环境下对孤岛交流微电网的仿真结果验证了所提出的框架通过优化的通信拓扑实现了鲁棒电压调节、频率同步和按比例功率分配。
引用
@article{arxiv.2511.06576,
title = {Dissipativity-Based Synthesis of Distributed Control and Communication Topology Co-Design for AC Microgrids},
author = {Mohammad Javad Najafirad and Shirantha Welikala and Lei Wu and Panos J. Antsaklis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06576},
year = {2026}
}