稳定直流电网制造技术

一种稳定直流电网的方法，该电网带有向电气负载(12，18，24)提供动力的直流电压电源(11)，该电气负载并联到该电压电源(11)端子上并接收功率或电流的设定值，该方法的特征在于，通过在每个负载(12，18，24)端子上产生的有效稳定阻抗，调节应用到负载(12，18，24)上的设定值，以便稳定电网，这些有效阻抗采用特定尺寸，以便在各个预期工作点处并在电网的各种给定配置下稳定电网，给定配置包括至少一个负载不工作或失效的状态和负载稳定不工作的状态，每个有效阻抗通过非线性调节环路产生，该环路对相应负载的设定值产生作用。

Stabilized DC grid

A method for stable DC power grid, to the electrical load with the power grid (12, 18, 24) to provide DC voltage power supply power (11), the electrical load parallel to the voltage supply terminal (11) and receives the power or current value, this method is characterized in that through in each load (12, 18, 24) on the terminal impedance stability effectively, adjusting to the load application (12, 18, 24) on the set value, so that the stability of the power grid, the effective impedance with a specific size, so that all the expected work point and in each given distribution network structure of power grid, including a given configuration at least one load does not work or failure state and load stable working state, each effective impedance caused by nonlinear regulation loop, the loop values have an effect on the corresponding load setting.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定直流电网
本专利技术涉及一种稳定带有直流电压总线的直流(DC)电网或子网的方法,所述直流电网或子网诸如高压直流(HVDC)电网或子网。这种电网可使用在例如飞机或道路车辆的交通运输工具上，或其可作为建筑物(例如工厂)的动力。在本申请中，术语“子网”用来表示构成较大电网组成部分的局部网。
技术介绍
直流电网或子网典型地包括向多个电负载--诸如变换器(例如，由逆变器、执行机构、储能源(超电容)、永磁同步电动机等组成的类型)--提供动力的直流电压电源，这些负载并行地连接到电压电源的端子上，每个端子接收电流或功率设定值。为此，每个负载可相当于一个不同的设备并且不需要与其它负载建立任何必要的通信联系，可以具有其自己独立的主动负载控制。直流电网或子网不同于分布式交流电网，因其与确保直流电网及其负载稳定有关的约束的重要性增加了。负载连同电网本身通常应该规范定尺寸，以便其各自阻抗能使电网获得稳定。如果其负载端子处的电压或电流信号与随着时间的推移而增加的振幅一起振荡时，直流电网在工作点处会不稳定。人们知道，采用主动方式或被动方式来稳定电网或负载。电网负载的被动稳定在于确定其阻抗的大小以便满足电网的稳定标准。这会使得电网中的被动部件(电阻器和电容器)尺寸显著过大，以便使得电网在各种配置下能够稳定。这种解决方案并不总是令人满意，因为它会引起电网规模和重量的增加，在电网为机上电网，特别是用在飞机上时，这会构成重大问题。此外，这种尺寸过大可能也不符合某些初步规定的约束条件，诸如滤波器的截止频率。此外，在以被动方式稳定的这种电网上增加负载会引起电网不稳，即使增加到电网上的负载本身稳定。这说明负载本身的稳定性并不确保包括了这些负载的电网会稳定，因为负载经由公共总线相互连接的方式会导致电网不稳。用来稳定电网的另一个被动技术是，通过采用负载参考设定值的饱和形式，确保负载消耗的功率不超过来自电网的一定数量的功率。Céspedes等人所著文章“Stabilizationofconstantpowerloadbypassiveimpedancedamping(采用被动阻抗阻尼实现恒定功率负载的稳定)”(“应用电力电子会议暨博览会”，APEC，2010，第26届IEEE年会，2174-2180页)介绍了在电网上加装滤波器来被动稳定负载的方法，从而增加直流总线的阻尼，所以增加其稳定性。负载在专用电网上的主动稳定是修正其控制设定值，以增加电网的稳定性。尽管如此，该解决方案受限，因为其适用于只带一个负载的简单电网。Awan等人所著文章“Activestabilizationofapoorlydampedinputfiltersupplyingaconstantpowerload(向恒定功率负载供电的弱阻尼输入滤波器的主动稳定)”(ECCE'09会刊)介绍了一种主动稳定电网负载的方法，提出了基于圆准则(circlecriterion)的特定状态反馈。另外，人们已知采用集中方式来稳定带有多个负载的电网。为此，电网带有稳定部件，该部件获得有关整个电网的信息并产生矢量，该矢量包含有用于每个负载的稳定信号，从而稳定整个电网。Liu等人所著文章“ActivestabilizationofanHVDCdistributionsystemwithmultipleconstantpowerloads(带有多个恒定功率负载的高压直流配电系统的主动稳定)”(IEEETrans.IndustrialElectronics,2008,54,No.6)介绍了采用局部稳定器来对负载进行主动稳定。然而，用来主动稳定负载或电网的现有技术解决方案没有一个是完全令人满意的，因为人们发现在电网的其中一个负载失效的情况下或电网重构的情况下，电网不一定继续得到稳定。
技术实现思路
本专利技术的一个具体目的是采用一种方式来避免所述缺陷，这种方式简单，有效，且成本不高。本专利技术提供了一种用于直流电网或子电网的主动和分散式稳定方法。为此，本专利技术提出了一种稳定直流电网的方法，该电网带有直流电压电源，向并联到该电压电源端子上的电气负载提供动力，每个端子都接收电流或电压设定值，该方法的特征是，通过在每个负载端子处产生有效稳定阻抗，调节应用到负载上的设定值，来稳定电网，这些有效阻抗采用特定尺寸，以便在各个预期工作点处并在电网的各种给定配置下稳定电网，给定配置包括至少一个负载不工作或失效的状态和负载稳定不工作的状态，每个有效阻抗通过非线性调节环路产生，该环路对相应负载的设定值会产生作用。根据本专利技术的另一个特性，每个有效阻抗通过非线性调节环路的稳定块产生，该环路影响相应负载的设定值上且适合产生叠加在负载设定值上的稳定信号pv(t)，为的是抬高设定值的阈值，超过该阈值时，电网不稳定，稳定信号的种类是：pv(t)＝vs(t).Cv.dvs/dt或pv(t)＝K.vs2-X3式中，vs表示负载端子处的电压，Cv和K是确定有效稳定阻抗的参数，以及X3是截止频率wc滤波器的输出信号，滤波器接收信号K.vs2，作为其输入，增加参数Cv或K以及增加稳定信号，用来抬高负载设定值的阈值或负载所消耗的最大功率的阈值，并确保电网的稳定性。Cv表示有效电容，K是等于1/R的修正系数，为此，1/K表示有效电阻。这样，Cv和K是确定在负载端子处产生的有效阻抗的参数。在本专利技术中，直流电网通过安装多块稳定系统采用分散式途径稳定。这种途径的原则是使用分散式结构来将多块稳定系统安装在直流电网上。该系统由多个安装在系统每个负载上的独立的局部稳定块组成。这样，可以在每个负载前方阻尼系统，从而局部限定不稳定性源。这样可以从整体上稳定电网。这种途径的分散式方面有助于使系统可靠。每个稳定块独立于其它稳定块，局部布置在电网内，从而彼此之间无需任何连接，任何其中一个稳定块失效，都不会影响其它稳定块。此外，可以以这样一种方式规范稳定块组的特定尺寸，以保证系统在一些失效情景下保持稳定。优选地，每个调节环路使用产生K.f(x)类输出信号的非线性调节关系，其中，x是负载的控制变量，而K是该负载特有的修正系数，修正系数(K1,K2,...,Kn)通过实施如下步骤来确定：a)确定电网的数学模型，该模型由包括上述修正系数(K1,K2,...,Kn)的公式构成，用来确保负载和电网的稳定性；b)确定需要符合的约束条件，以便电网保持稳定，特别是在电网重构的情况下或至少一个负载失效的情况下；以及c)通过优化算法来确定修正系数的最佳矢量，以便验证某个矢量是否符合上述约束条件，并计算稳定该矢量的目标函数，然后，重复这些步骤，直到获得符合上述约束条件的矢量。本专利技术的方法可通过稳定电网或子电网的负载来确保稳定该直流电网或子电网，对于确定的工作点，不论配置如何和/或电网是否失效都可保证电网稳定。每个负载的稳定考虑了每个负载的对电网整体稳定的影响。本专利技术的方法可以避免加大电网被动部件的尺寸，或者仅通过在每个负载上游建立有效阻抗(例如电容或电阻)来将部件尺寸的加大限定在较小范围，这样，使得负载得以稳定，同时也使得整个电网得以稳定。该有效阻抗的目的是阻尼在电网或负载端子处可能产生的扰动,并且以这样一种方式来规范其特定尺寸，以便使得电网在其各个预期工作点处，在各种给定电网配置下，以及在至少一个负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定直流电网(10)的方法，该直流电网带有向电气负载(12，18，24)提供动力的直流电压源(11)，该电气负载并联到该直流电压源的端子上，每个端子接收功率设定值，该方法的特征在于，通过在每个负载端子上产生的有效稳定阻抗，调节应用到负载上的功率设定值，以便稳定直流电网，这些有效阻抗被定尺寸，以便在各个预期工作点处并在直流电网的各种给定配置下稳定直流电网，直流电网的给定配置包括至少一个所述电气负载处于损坏的状态和所述电气负载处于稳定不工作的状态，每个有效阻抗通过非线性调节环路的稳定块产生，该环路影响相应负载的设定值，并适合产生稳定信号p

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.14 FR 11582051.一种稳定直流电网(10)的方法，该直流电网带有向电气负载(12，18，24)提供动力的直流电压源(11)，该电气负载并联到该直流电压源的端子上，每个端子接收功率设定值，该方法的特征在于，通过在每个负载端子上产生的有效稳定阻抗，调节应用到负载上的功率设定值，以便稳定直流电网，这些有效阻抗被定尺寸，以便在各个预期工作点处并在直流电网的各种给定配置下稳定直流电网，直流电网的给定配置包括至少一个所述电气负载处于损坏的状态和所述电气负载处于稳定不工作的状态，每个有效阻抗通过非线性调节环路的稳定块产生，该环路影响相应负载的设定值，并适合产生稳定信号pv(t)，该信号用来叠加在负载的设定值上，从而升高设定值的阈值，当超过该阈值时直流电网是不稳定的，稳定信号种类是：pv(t)＝vs(t).Cv.dvs/dt或pv(t)＝K.vs2-X3式中：-vs表示负载端子处的电压，Cv和K是确定有效稳定阻抗的参数，及X3是截止频率wc的滤波器的输出信号，滤波器接收信号K.vs2作为输入，以及-增加参数Cv或K以及增量稳定信号，用来升高负载设定值的阈值并保证直流电网的稳定性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个调节环路使用产生K.f(x)类输出信号的非线性调节关系，其中，x是负载的控制变量，K是该负载特定的修正系数，修正系数(K1,K2,...,Kn)通过实施如下步骤来确定：a)确定直流电网的数学模型，该模型由包括上述修正系数(K1,K2,...,Kn)的公式，上述修正系数(K1,K2,...,Kn)用来确保负载和直流电网的稳定性；b)在直流电网重构情况下或至少一个负载失效情况下，确定需要符合的约束条件以便直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·维拉德，皮埃尔·麦格，法雷德·梅波蒂塔巴，巴巴克·那赫德摩巴雷克，瑟奇·皮尔费德里奇，
申请(专利权)人：雷比诺电力系统，洛林大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR