2.2.2集中通信与分布式控制
为解决集中式二次控制所带来的问题,Josep等人提出图5所示的集中通信与分布式控制的协调控制策略。该方法中,进行二次协调的控制器嵌入至各单元的本地控制系统当中,而不是由图4所示的集中控制器来进行控制。各分布式电源控制系统从低带宽通信网络接收到的信息不再类似由集中控制器下发的控制调整参考指令,而是直流微电网内其余各分布式电源出口电压、输出功率等信息。虽然协调控制同样依赖于全局通信,但协调控制算法在分布式电源或储能单元的本地控制系统当中执行,因此相比于集中控制系统结构,该方法的可靠性将得到提高。
图5集中通信与分布式控制结构示意图
上述研究中提出的协调控制策略,每个参与直流母线电压控制的分布式电源的二次控制系统均需要接收到直流微电网内其余各分布式电源的输出电压、电流信息,即需要全局通信。即在直流微电网第二层控制中,每个分布式电源变流器的二次控制器均需要从其他变流器控制系统中获取相关数据信息,以便进行相关二次控制算法,为一次直流母线电压控制系统提供参考量。该方法对通信网络的可靠性要求较高,且随着直流微电网规模增大,通信网络的压力也会增加,可能会影响二次协调控制性能。
2.2.3分布式协同控制
分布式协同控制(distributedcoordinationcontrol),是指自主控制单元凭借自身或者邻近单元信息,更新自身状态,从而共同完成更为复杂的任务。受此启发,文献[23-25]进行了基于分布式协同控制框架的直流微电网电压恢复和均流控制策略研究,每个分布式电源均只与邻近节点通信,其基本控制框架见图6。上述文献提出基于动态一致性算法(distributedconsensusalgorithms),其思想是每个节点均只与邻近节点进行数据传输,然后基于这些信息进行分布式协同控制,最后实现全局趋近控制目标。
分布式协同控制已经成为控制理论方面一个重要的研究领域,且已应用到许多领域,如群集、聚集、蜂拥、编队控制、分布式传感网络、通信网络的用塞控制、无人驾驶航空器的协同控制及姿态协调等。在未来复杂直流电网多源协调控制中,分布式协同控制策略不仅具有重要的科学价值和学术意义,也具有一定的实际推广和应用前景。分布式协同控制在直流微电网协调控制中的研究才刚刚起步,还有很多问题需要进行深入研究和探讨,从目前出版的文献和报道来看,国内尚未开展相关方面的研究。因此,亟需深入研究能适用于未来直流微电网稳定运行控制需求的分布式协同控制理论体系。
图6分布式协同控制结构示意图