直流微电网高频振荡稳定性分析方法技术

本发明专利技术提供一种适用于直流微电网高频振荡稳定性分析方法，包括：对于直流电压控制单元，将直流电压控制单元控制参数等效转化为电路模型的物理参数；进一步将直流电压控制单元的等效降阶输出阻抗与线路阻抗合并，得到直流电压控制单元的等效总阻抗，此总阻抗由等效电阻和电感串联组成；对于恒功率控制单元，将恒功率控制单元控制参数等效转化为电路模型的物理参数；进一步将恒功率控制单元等效降阶阻抗的电容与公共母线处电容合并，最终得到恒功率控制单元的等效总阻抗，此总阻抗由等效电阻和电容并联组成；通过上述直流电压控制单元及恒功率控制单元等效建模，得到直流微电网总并联阻抗；得到直流微电网满足直流微电网高频稳定性判据。

【技术实现步骤摘要】
直流微电网高频振荡稳定性分析方法
本专利技术属于直流微电网稳定性分析领域，尤其涉及一种直流微电网高频振荡稳定性分析方法。
技术介绍
随着电力电子技术的快速发展，直流微电网作为高效接纳分布式可再生能源以及柔性直流负荷的有效形式，得到了极大的关注和发展[1,2]。相比传统交流微电网，直流微电网控制结构更加简单，无需考虑无功及涡流损耗等问题[3,4]。但由于直流微电网自身的低惯量、弱阻尼特性，使得直流微电网高频振荡稳定问题备受关注[5,6]。由于恒功率负荷负电阻特性，易与直流微电网中LC滤波环节动态交互，产生高频振荡问题[7-10]。文献[8,9]在研究系统高频振荡机理时，将换流器占空比取常值，因此无法分析直流电压控制单元电压/电流双环控制对系统稳定性的影响。文献[11]以下垂控制直流微电网为研究对象，采用基于状态空间的特征根及灵敏度分析，研究负荷功率及类型、变流器下垂系数等参数变化对系统稳定性的影响，发现当变流器采用详细建模时，系统中由线路的等效电抗与变流器的稳压电容构成的低阻尼LC环节会与电压源型变流器的输出阻抗相互影响，导致直流微电网发生高频振荡失稳现象，给稳定运行带来不利影响。文章[12]为分析直流微电网小信号稳定性，提出了并联阻抗的稳定性判据，克服了阻抗比判据由于微源和负载功率方向不同无法有效判断的困难；此外，基于直流微网稳态模型，利用李雅普诺夫直接法分析系统大扰动稳定性，可明确给定系统稳定运行的参数范围，为系统控制器参数设计及优化提供参考。但由于系统建模的高阶特性，上述文献仅能提供表征系统高频振荡稳定性的数值信息，或通过特征根变化被动观测控制参数对系统稳定性的影响，亦或通过Nyquist稳定性判据辨识系统参数对稳定性的影响，难以从本质上揭示控制参数对系统高频振荡稳定性机理的影响。参考文献[1]T.Dragicevic,X.Lu,J.Vasquez,andJ.Guerrero,“DCMicrogrids–PartI:AReviewofControlStrategiesandStabilizationTechniques,”IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.31,pp.4876-4891,2016.[2]T.Dragicevic,X.Lu,J.C.Vasquez,andJ.M.Guerrero,“DCMicrogrids—PartII:AReviewofPowerArchitectures,Applications,andStandardizationIssues,”IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.31,pp.3528-3549,2016.[3]F.Gao,R.Kang,J.Cao,andT.Yang,“PrimaryandsecondarycontrolinDCmicrogrids:areview,”JournalofModernPowerSystemsandCleanEnergy,vol.7,pp.227-242,2019.[4]S.K.Sahoo,A.K.SinhaandN.K.Kishore,“ControlTechniquesinAC,DC,andHybridAC–DCMicrogrid:AReview,”IEEEJournalofEmergingandSelectedTopicsinPowerElectronics,vol.6,pp.738-759,2018.[5]彭克,陈佳佳,徐丙垠等,“柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题,”电力系统自动化,pp.1-10,2019.[6]李霞林,郭力,黄迪等,“直流配电网运行控制关键技术研究综述,”高电压技术,vol.45,pp.3039-3049,2019.[7]M.WuandD.D.Lu,“ANovelStabilizationMethodofLCInputFilterWithConstantPowerLoadsWithoutLoadPerformanceCompromiseinDCMicrogrids,”IEEETransactionsonIndustrialElectronics,vol.62,pp.4552-4562,2015.[8]A.M.RahimiandA.Emadi,“ActiveDampinginDC/DCPowerElectronicConverters:ANovelMethodtoOvercometheProblemsofConstantPowerLoads,”IEEETransactionsonIndustrialElectronics,vol.56,pp.1428-1439,2009.[9]M.Su,Z.Liu,Y.Sun,H.Han,andX.Hou,“StabilityAnalysisandStabilizationMethodsofDCMicrogridWithMultipleParallel-ConnectedDC–DCConvertersLoadedbyCPLs,”IEEETransactionsonSmartGrid,vol.9,pp.132-142,2018.[10]M.N.HussainandV.Agarwal,“ANovelFeedforwardStabilizingTechniquetoDampPowerOscillationsCausedbyDC–DCConvertersFedFromaDCBus,”IEEEJournalofEmergingandSelectedTopicsinPowerElectronics,vol.8,pp.1528-1535,2020.[11]郭力,冯怿彬,李霞林等,“直流微电网稳定性分析及阻尼控制方法研究,”中国电机工程学报,pp.927-936,2016.[12]支娜,张辉,肖曦等,“分布式控制的直流微电网系统级稳定性分析,”中国电机工程学报,vol.36,pp.368-378,2016.
技术实现思路
：本专利技术提出了适用于直流微电网高频振荡稳定性分析方法，建立了直流微电网高频振荡等效电路模型，包含由等效电阻、电感串联构成的直流电压控制单元降阶电路模型，以及由等效电阻、电容并联构成的恒功率单元降阶电路模型。将直流电压控制单元控制参数及物理参数对系统高频稳定性的影响等效为对串联电阻、电感的影响，便于从等效电路角度分析系统高频振荡稳定性。并基于直流微电网全系统二阶等效模型，得到了直流微电网高频稳定性判据。本专利技术的技术方案如下：一种适用于直流微电网高频振荡稳定性分析方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)对于直流电压控制单元，将直流电压控制单元控制参数等效转化为电路模型的物理参数，为实现模型降阶，并保留系统主导高频模态附近的频率特性，首先将s＝jω0，ω0为主导高频模态的振荡频率，代入直流电压控制单元的等效阻抗Zu，得到等效阻抗Zu的频域形式，进而将jω0＝s反带回去，得到直流电压控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于直流微电网高频振荡稳定性分析方法，其特征在于，包括下列步骤：/n(1)对于直流电压控制单元，将直流电压控制单元控制参数等效转化为电路模型的物理参数，为实现模型降阶，并保留系统主导高频模态附近的频率特性，首先将s＝jω

【技术特征摘要】
1.一种适用于直流微电网高频振荡稳定性分析方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)对于直流电压控制单元，将直流电压控制单元控制参数等效转化为电路模型的物理参数，为实现模型降阶，并保留系统主导高频模态附近的频率特性，首先将s＝jω0，ω0为主导高频模态的振荡频率，代入直流电压控制单元的等效阻抗Zu，得到等效阻抗Zu的频域形式，进而将jω0＝s反带回去，得到直流电压控制单元的等效降阶输出阻抗Zu,eq，具体形式如下：
Zu,eq＝Ru,eq+sLu,eq
式中，Ru,eq和Lu,eq分别为等效降阶输出阻抗Zu,eq的电阻和电感。
进一步将直流电压控制单元的等效降阶输出阻抗Zu,eq与线路阻抗合并，得到直流电压控制单元的等效总阻抗，此总阻抗由等效电阻和电感串联组成。
(2)对于恒功率控制单元，将恒功率控制单元控制参数等效转化为电路模型的物理参数，为实现模型降阶，将高频主导模态虚部s＝jω0代入恒功率单元等效阻抗，进而将jω0＝s...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霞林，李鹏飞，郭力，王成山，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12