适用于多电压等级直流配电系统的平均动态相量模型技术方案

一种适用于多电压等级直流配电系统的平均动态相量模型，属于电力系统建模与稳定性分析技术领域。本发明专利技术的目的是能够准确匹配直流配电系统中占主要成分的直流电压和电流，应用于大规模系统的稳定性分析，也可通过电流重构精确表示换流器内部交流电流，适用于元件内部电流应力分析等场景的适用于多电压等级直流配电系统的平均动态相量模型。本发明专利技术以基于PI控制的采用单移相调制策略的直流变压器为基础，生成其原始数学模型，计算各变量的动态相量，直流变压器平均动态相量模型的状态空间方程组，系统级全局模型以多个直流变压器模型通过直流线路互联构建，为得到小信号模型，可以将各变量写成稳态值与小信号的和。本发明专利技术具有科学合理，实用性强，可靠性高，简洁准确的优点。

【技术实现步骤摘要】
适用于多电压等级直流配电系统的平均动态相量模型
本专利技术属于电力系统建模与稳定性分析

技术介绍
随着分布式电源的增加和含变频装置的直流负荷广泛应用，传统交流配电系统的形态正发生改变，其供电能力的局限性也愈发显著。在电力电子技术高速发展的背景下，直流配电网势必成为未来能源互联网中的一个重要组成部分。当下直流配电网多以微电网的形式应用在低压层级，随着大规模集中式光储站的投入，以及工业直流负荷的需求，含中压层级的多电压等级直流配电网建设已经被广泛关注。直流变压器是多电压等级直流配电网的关键环节。基于双有源全桥(Dual-Active-Bridge,DAB)换流器的直流变压器由于其功率密度高、元件应力低、电气隔离和双向运行等优点，在配电系统中适用性强。在系统层级的分析中，如稳定性评估、时域模拟等，对DAB换流器的运行状态及其与系统其它换流器相互作用进行准确描述至关重要。由于DAB换流器存在高频交流换流阶段和交流状态变量，对其以及整个直流系统建模一直是一个重大挑战。动态相量模型源自于时域信号的傅里叶级数复数形式，在交直流变换过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于多电压等级直流配电系统的平均动态相量模型，其特征在于：其步骤是：/n步骤一：以基于PI控制的采用单移相调制策略的直流变压器为基础，生成其原始数学模型：u

【技术特征摘要】
1.一种适用于多电压等级直流配电系统的平均动态相量模型，其特征在于：其步骤是：
步骤一：以基于PI控制的采用单移相调制策略的直流变压器为基础，生成其原始数学模型：u1和u2分别为直流变压器输入输出电压，i1和i2分别表示直流变压器输入输出电流；C1和C2分别为直流变压器一、二次侧电容；内部高频变压器一次侧绕组电流为it，漏感为Lt，绕组电阻为Rt，变比是n:1；s1、s2分别表示DAB一、二次侧全桥的开关函数，一次侧全桥逆变输出电压为vp，二次侧全桥逆变输出电压折算到一次侧为vs，表示二次侧直流母线电压参考值；kp和ki和分别为PI控制器的比例积分参数，γu为PI控制积分项；
通过控制vp和vs间移相占空比d来实现传输功率大小和方向的变化，则一、二次侧全桥的开关函数可以表示为：



式中：T＝1/2πfs表示开关周期，fs为开关频率，全桥逆变输出电压可表示成vp＝u1s1，vs＝nu2s2，则开环系统的状态空间方程为：



控制系统的模型表示为：



步骤二：各变量的动态相量：
对于系统的某一非正弦周期时域信号z(t)，展开为傅里叶级数的形式：



式中：ωs＝2πfs，fs为换流器开关频率；角括号项<z>k(t)即动态相量，表示该时域信号的第k次谐波，数值上等于其在开关周期T内的滑动平均值，有：



动态相量的微分、乘积和共轭分别为：



只保留直流分量和一次动态相量，则z(t)表示为：



式中：分别为一次动态相量的实部和虚部部分；<z>0(t)表示直流分量；
稳态运行状态下，CLV→∞，从式(3)得到，its2-i2＝0，将直流变压器输出电流iLV进行傅里叶级数展开表示为：



只考虑直流分量(k＝0)，得到：



开关函数s2的动态相量为：



忽略高次动态相量，为保证<i2>0数值上保持不变，误差修正后可用等效移相占空比代替d：



动态相量的直流分量<it>0＝0；假设：
<ui>R＝<ui>I＝<ii>R＝<ii>I＝0,i＝1,2(12)；
步骤三：直流变压器平均动态相量模型的状态空间方程组为：



式中：<·>0、<·>R和<·>I分别表示变量的直流分量、一次动态向量的实部和虚部部分；
实际的移相占空比d为控制器的输出信号：



等效移相占空比的修正方程为：



式中：θ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振浩，李博文，成龙，李国庆，辛业春，张轶珠，李德鑫，刘座铭，
申请(专利权)人：东北电力大学，国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：吉林;22