微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统， 是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统， 既可以与外部电网并网运行， 也可以孤立运行。

由于各种可再生能源（太阳能）、储能元件（电池、超级电容）、负载（电子元件、马达、LED照明设备、充电机）等具有直流特性， 于是直流微电网相对于交流微电网越来越在电动汽车、舰船、航天飞机、潜艇等领域得到广泛应用， 然而， 直流微电网系统本身面临着负载均衡问题。

近年来， 分布式协同控制方法得到了广泛关注，其起源于分布式计算及Jadbabaie 等人对Viseck模型的理论解释， 通过子系统之间的局部交互实现全局目标，其中典型的方法包括一致性算法和Gossip算法， 其具有较强的扩展性和鲁棒性。近十年来Olfati-Saber、Ren、Qu等学者针对智能体彼此孤立的多智能体系统开展了一系列研究， 成功应用在智能交通系统中无人车辆的自主驾驶，作战系统中无人机的编队飞行，卫星系统中航天器与飞行器的姿态调整与同步、移动传感网络中的目标追踪等领域。

分布式协同控制理论近年来又应用在微电网系统等领域，并取得了一定的成果。针对模块化DC-DC变换器并联构成的系统，美国德州大学阿灵顿分校F.L.Lewis教授和Ali Davoudi教授共同领导的团队采用分布式协同控制的方法，实现了DC-DC变换器的输出电流均衡， 同时也实现了电压跟踪调节的目标。所提出的控制方法不需要集中式的控制器，单个节点的故障， 不会影响整个系统的性能，具有较高的可靠性。同时，该方案适用于有向及无向通信拓扑，可以实现即插即用的功能，并且对于节点故障、通信链路故障具有鲁棒性。

针对直流微电网，F.L.Lewis团队将每个DC-DC变换器视为智能体，提出了分布式协作主从控制方法，解决了直流微电网中的比例负载均衡问题。其中每个DC-DC变换器不仅具有各自的局部负载，而且具有公共的远程负载，其中的负载是阻性负载， 控制过程中引入电流环与电压环，不仅要对电流进行均衡，而且还要对电压进行调节，通过每个DC-DC变换器之间的局部信息交互，最终实现负载均衡。

 丹麦奥尔堡大学的J.M.Guerrero团队针对直流微电网群， 建立了小信号模型， 分析了系统参数、常值功率负载、线路阻抗对系统稳定性的影响， 同时提出了分层控制框架。美国德州大学阿灵顿分校Ali Davoudi教授领导的团队针对直流微电网群，将每个微电网视为智能体， 基于协同控制的原理， 利用分布式控制方法， 在第三层实现了微电网之间的负载均衡。

目前， 所开展的研究多针对由模块化DC-DC变换器并联构成的直流微电网系统， 负载为阻性负载，建模后为线性系统。当电网中具有容性负载时，建模后的系统为非线性耦合系统， 本文拟针对此类容性负载直流微电网系统，如图1所示，解决其负载均衡问题。

本文拟通过引入容性负载电压观测器， 将直流微电网系统的负载均衡控制问题转化为一阶积分器多智能体系统的一致性跟踪问题， 基于最近邻原则，在有向通信拓扑之上， 设计了分布式协作负载均衡控制器， 通过分析增广矩阵的特征值， 来证明整个闭环系统的稳定性。借助如图2所示的实验平台进行实验，验证了所提出的控制方法的有效性及可行性。

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