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电动汽车驱动 微电网 ★ 5.0

基于事件触发量化算法的孤岛型现代微电网有限速率数字通信网络分布式二次控制

Finite-Rate Distributed Secondary Control Over Digital Communication Networks Using an Event-Triggered Quantized Algorithm for Islanded Modern Microgrids Utilizing Inverter-Based Resources

作者 Amir Afshari · Mohammad Raeispour · Masoud Davari · Weinan Gao · Frede Blaabjerg · Tianyou Chai
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2024年11月
技术分类 电动汽车驱动
技术标签 微电网
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 分布式二次控制算法 事件触发机制 非线性映射技术 微电网 电压频率稳定
语言:

中文摘要

电网现代化以及基于逆变器的资源(IBR)大规模接入配电系统,促使依赖信息和通信技术的新型控制策略得以发展。为此,本文提出了一种分布式二次控制算法,该算法采用事件触发机制,用于在孤岛型现代微电网中通过数字通信信道在 IBR 之间交换信息。与现有的事件触发研究不同,所提出的方法基于非线性映射技术,用于对数字通信信道上的共享数据进行编码,使其适用于实际应用。该方法使控制系统能够使用数字化和编码后的数据,而非典型的连续模拟信息,从而更高效地利用通信基础设施。因此,考虑到计算约束和通信系统的有限带宽,该算法可被视为一种在自主型现代微电网的暂态和稳态响应期间稳定电压和频率的实用算法。最后,对比仿真研究和实验结果验证了所提算法的性能和有效性。

English Abstract

Grid modernization and large-scale integration of inverter-based resources (IBRs) into distribution systems have resulted in the development of new control strategies relying on information and communication technologies. To this end, this article proposes a distributed secondary control algorithm using an event-triggered mechanism for exchanging information among IBRs over digital communication channels in islanded modern microgrids. Unlike the existing event-triggered studies, the proposed method is based on a nonlinear mapping technique for encoding shared data over digital communication channels, making it suitable for real-world applications. It enables the control system to use digitized and encoded data instead of typical continuous analog information, resulting in the more efficient usage of communication infrastructures. As a result, it can be regarded as a practical algorithm for stabilizing voltage and frequency during the transient and steady-state response of autonomous modern microgrids considering computational constraints and the limited bandwidth of communication systems. Finally, comparative simulation studies and experimental results validate the performance and effectiveness of the proposed algorithm.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于事件触发量化算法的分布式二次控制技术对我司在微电网和储能系统领域的产品升级具有重要参考价值。该技术针对逆变器型资源(IBRs)在孤岛微电网中的协调控制问题,提出了一种适应数字通信网络有限带宽的实用解决方案。

对于阳光电源的光伏逆变器和储能变流器产品线,该技术的核心价值体现在三个方面:首先,事件触发机制显著降低了通信频次,这与我司在分布式光储系统中面临的通信成本和可靠性挑战高度契合;其次,非线性映射编码技术使控制系统能够在有限带宽下实现精确的电压频率稳定,这对于我司在海岛、偏远地区等通信条件受限场景的微电网解决方案具有直接应用价值;第三,该算法考虑了计算资源约束,符合边缘侧控制器的实际部署需求。

从技术成熟度评估,该研究已完成仿真和实验验证,具备工程化基础。但在实际应用中仍需关注几个关键挑战:一是多厂商设备互操作性问题,需要建立统一的通信协议标准;二是在大规模IBRs接入场景下算法的扩展性验证;三是网络延迟和数据包丢失等实际通信缺陷的鲁棒性测试。

对阳光电源而言,这项技术为下一代智能逆变器的分布式协调控制提供了新思路,特别是在工商业微电网、虚拟电厂等需要多台设备协同运行的应用场景中。建议将该技术纳入我司微电网控制器的研发路线图,结合自主开发的通信协议进行适配性研究,以增强产品在复杂电网环境下的自治能力和市场竞争力。