一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法及系统与流程

本发明涉及分布式电压调控，特别是一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法及系统。

背景技术：

1、与传统发电方式不同，可再生能源接入电网需要大量的电源变换器，由此变换器带来了成本和协调问题。传统的电压调控架构依托本地控制器，成本高，通常耗费大量的人力物力，同时，随着电力设备的运行，控制算法需要经常更新，针对大规模可再生能源的接入，任何不与外界互动的能源都将陷入数据孤岛，从而降低资源利用率，甚至导致电网的冲击。

2、将云计算技术引入到dc-dc功率变换器的电压调节，以满足双碳目标下对控制器的要求，简化电力电子器件的设计，降低电力电子设备的成本，同时基于云的架构便于算法的维护，促进了共享和协作，云控制技术可以整合大量的数据资源，有效避免孤岛现象。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题是：如何进行低碳园区分布式电压调控的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，包括，定义主要器件，应用基尔霍夫定律和状态空间平均法，建立基于电感电流、输出电压和负荷电流的数学模型；将原始模型转换为状态空间形式，确定连续时间系统矩阵，通过欧拉离散化得到每个buck变换器的离散状态空间模型；设定电压收敛到参考值和在动态过程中各变换器输出电压趋于一致为主要目标；确定控制增益和中间变量，通过设计控制输入实现设计目标。

4、作为本发明所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的一种优选方案，其中：所述主要器件包括，使用dc/dc降压变换器为主要器件，对于第i个变换器，vin,i表示输入电压，di表示占空比，lo,i表示储能电感，cf,i表示滤波电容，lload,i表示变换器的负载电感，rload,i表示变换器的负载电阻。

5、作为本发明所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的一种优选方案，其中：所述基尔霍夫定律和状态空间平均法包括，第i个变换器用基尔霍夫定律和状态空间平均法描述表示为：

6、

7、其中，lo,i为储能电感，为储能电感电流，t为时间常数，vin,i为输入电压，di为占空比，cf,i为滤波电容，uo,i为输出电压，为负载电流，lload,i为变换器的负载电感，rload,i为变换器的负载电阻。

8、作为本发明所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的一种优选方案，其中：所述连续时间系统矩阵包括，将原始模型改写为状态空间形式，表示为：

9、

10、其中，为储能电感电流对时间t的导数，为输出电压对时间t的导数，为负载电流对时间t的导数。

11、作为本发明所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的一种优选方案，其中：所述离散状态空间模型包括，进行欧拉离散化得到第i个buck变换器的离散状态空间模型，表示为：

12、

13、

14、

15、其中，为第i个状态，ui＝di为输入向量，yi＝uo,i为输出向量，t为仿真步长，ci＝[0,1,0]为输出矩阵，k为步数，ai为离散化后的系统矩阵，bi为离散化后的控制矩阵，ac.i为连续时间系统矩阵。

16、作为本发明所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的一种优选方案，其中：所述主要目标包括实现电压收敛到参考值以及动态过程中各变换器的输出电压趋于一致，表示为：

17、

18、

19、其中，uref是一个常数，i,j＝1,2…n,i≠j。

20、作为本发明所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的一种优选方案，其中：所述控制输入包括，设计一个控制输入ui，表示为：

21、

22、其中，为设计的第i个变换器的控制增益，vi(k)和zi(k)为控制器设计中间变量，ei(k)表示的第i个变换器跟踪误差信号，表示为：

23、

24、其中，aij为邻接矩阵a的元素；确定控制增益和中间变量，通过设计控制输入实现设计目标。

25、本发明的另外一个目的是提供一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的系统，其能通过构建分布式电压调控系统，解决了一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控的问题。

26、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控系统，包括，数据采集模块、控制模块、通信模块及执行模块；所述数据采集模块负责实时监测和收集系统的运行数据，数据将被送往控制模块用于分析和决策；所述控制模块是电压调控系统的核心，负责分析数据采集模块收集的数据，根据预定的算法或规则，生成相应的控制信号以调整系统的运行；所述通信模块负责系统内部各模块之间以及系统与外部设备或网络的数据传输；所述执行模块根据控制模块生成的控制信号，实际操作硬件设备。

27、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的步骤。

28、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的步骤。

29、本发明有益效果为：本发明提供的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法将云计算技术引入到dc-dc功率变换器的电压调节，以满足双碳目标下对控制器的要求，将简化电力电子器件的设计，降低电力电子设备的成本，同时基于云的架构便于算法的维护，促进了共享和协作，云控制技术可以整合大量的数据资源，有效避免孤岛现象。

技术特征：

1.一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：所述主要器件包括，使用dc/dc降压变换器为主要器件，对于第i个变换器，vin,i表示输入电压，di表示占空比，l0,i表示储能电感，cf,i表示滤波电容，lload,i表示变换器的负载电感，rload,i表示变换器的负载电阻。

3.如权利要求2所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：所述基尔霍夫定律和状态空间平均法包括，第i个变换器用基尔霍夫定律和状态空间平均法描述表示为，

4.如权利要求3所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：所述连续时间系统矩阵包括，将原始模型改写为状态空间形式，表示为，

5.如权利要求4所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：所述离散状态空间模型包括，进行欧拉离散化得到第i个buck变换器的离散状态空间模型，表示为，

6.如权利要求5所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：所述主要目标包括实现电压收敛到参考值以及动态过程中各变换器的输出电压趋于一致，表示为，

7.如权利要求6所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法，其特征在于：所述控制输入包括，设计一个控制输入ui，表示为，

8.一种采用如权利要求1～7任一所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的系统，其特征在于：包括，数据采集模块、控制模块、通信模块及执行模块；

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种面向云计算的低碳园区分布式电压调控方法及系统，涉及分布式电压调控技术领域，包括定义主要器件，应用基尔霍夫定律和状态空间平均法，建立基于电感电流、输出电压和负荷电流的数学模型；将原始模型转换为状态空间形式，确定连续时间系统矩阵，通过欧拉离散化得到每个BUCK变换器的离散状态空间模型；设定电压收敛到参考值和在动态过程中各变换器输出电压趋于一致为主要目标；通过设计控制输入实现设计目标，确定控制增益和中间变量。将简化电力电子器件的设计，降低电力电子设备的成本，同时基于云的架构便于算法的维护，促进了共享和协作，云控制技术可以整合大量的数据资源，有效避免孤岛现象。

技术研发人员：孙乐平,吴晓锐,陈卫东,叶映泉,郭敏,肖静,韩帅,阮诗雅
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19