一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法

本发明涉及微电网分布式控制，具体涉及一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法。

背景技术：

1、在人工智能与大模型算力需求急剧攀升的背景下，数据中心等负荷的供电效率成为制约系统能效的关键环节，以直流形式进行电能供需的趋势日益凸显，直流微电网能够通过电力电子变换器实现毫秒级功率调度，提升能源利用效率。其中分布式二次控制仅依靠相邻分布式电源(distributed generator, dg)之间的信息交互，即可弥补下垂控制带来的偏差。然而，二次控制的实用性同时受收敛速度和通信效率的影响，传统一致性协议的收敛进程在理论上趋于无穷长，难以在暂态过程中快速恢复，且周期性的邻居信息交换造成了大量冗余传输。因此，如何在保障指定收敛时间的同时降低通信负担，是直流微电网分布式二次控制亟待突破的核心问题。

2、围绕收敛速度的提升，研究者们相继引入了多种非渐近收敛策略，有限时间收敛通过分数幂次项使系统状态能在有限时间内到达平衡。但有限时间收敛需要依赖准确的物理模型，容易出现控制失控问题。固定时间控制解决了有限时间收敛对初始条件的依赖，实用性更强。然而固定时间收敛上界依旧保守，与实际收敛时间存在显著偏差，且对系统参数较为敏感。而预设时间收敛允许控制能够预先、精确地指定收敛时刻，且与初始状态无关，因此得到了大量应用。但大多数预设收敛方法建立在周期通信上，系统快速收敛后仍维持高频数据交换，反而降低控制可靠性。

3、etc的按需通信特性可大幅降低通信次数，同时能够维持系统的控制精度。传统方法采用静态事件触发，但固定阈值难以兼顾暂态响应速度与稳态通信效率。动态事件触发控制有效解决了这一问题。但是，现有事件触发方法普遍建立在渐近或有限时间收敛框架之上，其触发阈值与系统的收敛过程相互独立，一方面无法根据收敛的不同阶段主动调配通信资源，另一方面固定形式的阈值也会与预设时间机制的收敛精度产生冲突。因此，将事件触发条件与收敛时间进行协同设计，使通信频率能够自动跟随收敛进程动态调节，仍需进一步的研究。

技术实现思路

1、为解决直流微电网分布式二次控制中收敛时间难以精确设定、传统一致性协议收敛进程趋于无穷长，以及周期性邻居通信造成通信冗余等问题，本发明提供一种收敛耦合事件触发通信的直流微电网预设时间二次控制，能够在保障指定收敛时间的同时降低通信负担，将事件触发条件与收敛时间进行协同设计，提高直流微电网在暂态过程中的电压恢复与电流均分能力。

2、根据本发明说明书的一方面，提供了一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法，包括：设计预设时间收敛二次控制协议，以构造时间尺度函数和预设时间增益，并基于预设时间增益得到预设时间耦合因子；构建收敛耦合动态事件触发机制，计算复合误差并将其与耦合预设时间增益的动态触发阈值进行对比，仅在满足触发条件时，将邻居电流保持值更新为邻居分布式电源的最新电流，否则沿用上一触发时刻的邻居电流保持值；在所述收敛耦合动态事件触发机制中基于所述预设时间耦合因子、内部动态变量以及邻居联动抑制机制，使所述动态触发阈值随收敛进程自适应调节；基于触发更新或保持的邻居电流保持值，由预设时间收敛二次控制律计算预设时间二次控制校正量。

3、进一步地，所述预设时间收敛二次控制协议的设计包括：获取各分布式电源在每个采样周期的本地母线电压与输出电流；根据本地母线电压与额定母线电压之差构建电压恢复误差，并基于输出电流和邻居电流保持值构建电流均分误差；构造满足二次控制启动时刻取零、预先收敛时刻取一的时间尺度函数；基于所述时间尺度函数和防止分母奇异的小数构造预设时间增益；将所述预设时间增益、电压恢复误差以及电流均分误差引入预设时间收敛二次控制律，以构造预设时间二次控制校正量。

4、进一步地，所述收敛耦合动态事件触发机制包括：基于本地分布式电源的邻居电流保持值和邻居分布式电源的最新电流，确定本地分布式电源对邻居分布式电源的电流采样保持误差；结合所述电流采样保持误差与归一化电压误差项，按权重系数与失配加权系数构造复合误差，并将其与耦合预设时间增益的动态触发阈值进行对比；若所述复合误差大于动态触发阈值，则判定满足触发条件，触发本地分布式电源和邻居分布式电源进行通信，将本地分布式电源的邻居电流保持值更新为邻居分布式电源的最新电流；若所述复合误差小于或者等于所述动态触发阈值，则本地分布式电源和邻居分布式电源不进行通信，由零阶保持器沿用上一触发时刻的邻居电流保持值。

5、进一步地，在所述收敛耦合动态事件触发机制中引入所述预设时间耦合因子、内部动态变量以及邻居联动抑制机制，使所述动态触发阈值随收敛进程自适应调节，包括：基于静态阈值系数、电流失配度量、内部动态变量以及所述预设时间耦合因子，构造与预设时间增益耦合的动态触发阈值；通过随预设时间进程调节的预设时间耦合因子对所述动态触发阈值进行动态调节，并通过所述内部动态变量的更新规律使所述动态触发阈值在稳态附近自适应增大；引入邻居联动抑制机制，以通过邻居活跃度检测与时间窗口计数器在检测到邻居活跃时临时抬高所述动态触发阈值。

6、进一步地，所述内部动态变量的更新规律包括：所述内部动态变量在触发时刻依据当前时刻的复合误差进行动态调节；所述内部动态变量在非触发时刻按指数规律衰减。

7、进一步地，所述邻居联动抑制机制包括：基于邻居电流跳变检测与指示函数定义分布式电源的邻居活跃度；在检测到邻居活跃时，在时间窗口内通过协同抑制系数临时抬高动态触发阈值，得到抑制后的动态触发阈值；在检测到邻居活跃时，将时间窗口计数器的计数值设置为时间窗口的长度并随后逐步递减，使抑制后的动态触发阈值逐渐恢复至正常阈值。

8、进一步地，将复合误差与耦合预设时间增益的动态触发阈值进行对比，公式为：

9、，

10、，

11、其中，θi为复合误差，ηi为内部动态变量，α为静态阈值系数，δi为电流失配度量，γ(t)为预设时间耦合因子，ρ为耦合强度，δb为电流误差，为动态触发阈值，i、j分别表示第i个分布式电源和第j个分布式电源，t为运行时间，表示定义符号，为第i个分布式电源的邻居分布式电源集合，为预设时间增益。

12、根据本发明说明书的一方面，提供了一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制系统，用于实现所述的一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法，包括：二次控制协议设计模块，用于设计预设时间收敛二次控制协议，以构造时间尺度函数和预设时间增益，并基于预设时间增益得到预设时间耦合因子；动态事件触发机制构建模块，用于构建收敛耦合动态事件触发机制，计算复合误差并将其与耦合预设时间增益的动态触发阈值进行对比，仅在满足触发条件时，将邻居电流保持值更新为邻居分布式电源的最新电流，否则沿用上一触发时刻的邻居电流保持值；动态触发阈值自适应调节模块，用于在所述收敛耦合动态事件触发机制中基于所述预设时间耦合因子、内部动态变量以及邻居联动抑制机制，使所述动态触发阈值随收敛进程自适应调节；二次控制校正量计算模块，用于基于触发更新或保持的邻居电流保持值，由预设时间收敛二次控制律计算预设时间二次控制校正量。

13、根据本发明说明书的一方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行所述的一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法。

14、根据本发明说明书的一方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行所述的一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法。

15、上述技术方案，提出了一种动态事件触发的直流微电网预设时间二次控制方法，首先，设计预设时间收敛二次控制协议，包括基于满足启动与收敛时刻边界条件的时间尺度函数，构造具有有界终值增益的时变函数，以及将该时变增益引入二次控制律，实现收敛时刻与初始状态无关的预设时间收敛；其次，构建与预设时间增益耦合的动态事件触发机制，包括结合电流保持误差与归一化电压误差的复合误差、由静态阈值系数、电流失配度量、内部动态变量与预设时间耦合因子构成的动态阈值，以及内部动态变量的自适应更新规律；

16、此外，构建面向环形通信拓扑的邻居联动抑制机制，包括基于邻居电流跳变检测的邻居活跃度、检测到邻居活跃时在时间窗口内临时抬高本地阈值，以及基于窗口计数器逐步恢复正常阈值，从而形成预设时间收敛与动态事件触发协同的控制框架。基于此，有效解决了传统一致性协议收敛进程趋于无穷长、固定时间收敛上界保守且对参数敏感，以及现有事件触发方法触发阈值与收敛过程相互独立、无法根据收敛阶段主动调配通信资源的问题。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、1.通过构造具有有界终值增益的时变函数设计预设时间收敛二次控制协议，使电压恢复误差与电流均分误差在预先指定的时间内收敛，且收敛时刻与系统初始状态无关，克服了传统渐近收敛进程无穷长与固定时间收敛上界保守的缺陷；

19、2.构建与预设时间增益耦合的动态事件触发机制，使触发阈值随收敛进程自适应调节，并引入内部动态变量抑制稳态冗余触发，实现了收敛速度与通信效率的协同，在保证控制精度的同时显著降低了通信频率；

20、3.针对环形通信拓扑引入邻居联动抑制机制，通过邻居活跃度检测与窗口计数器在邻居活跃时临时抬高本地阈值以避免连锁通信，且仅推迟而非提前触发、不改变阈值的正下界结构，进一步提升了通信效率与运行可靠性。