一种直流电压控制系统稳定性分析方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流电压控制系统稳定性分析方法及系统，属于直流电压控制技术领域，具体方案包括：将直流电压控制系统的参数等效为电路结构上的广义电容、电感和电阻的并联结构；根据并联结构得到直流电压控制系统的总阻抗，进行直流电压控制系统的稳定性分析。本发明专利技术的直流电压控制系统稳定性分析方法及系统具有通用性强、分析可靠性高等优点。分析可靠性高等优点。分析可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种直流电压控制系统稳定性分析方法和系统


[0001]本专利技术主要涉及直流电压控制
，特指一种直流电压控制系统稳定性分析方法和系统。

技术介绍

[0002]在低压直流级联系统、基于多级功率变换的新能源并网发电系统、交直流微电网、中压直流配电网及多端柔性直流电网等应用中，为维持系统功率平衡和暂态稳定，均涉及到直流电压控制系统。直流电压控制一般采用电压/电流双环控制结构，多端直流系统还可采用更具一般性的直流电压下垂控制策略(下垂系数为零时即为恒直流电压控制)以提高控制系统稳定性和可靠性。在下垂控制环路中，注入直流系统的功率或电流均可作为下垂控制反馈量。
[0003]针对直流电压控制系统建模、控制参数优化设计及稳定性分析等，现有主要研究思路一是建立详细的直流电压控制系统闭环传递函数，二是建立包含主电路和控制系统动态的状态方程，三是将其转化为转矩模型。基于闭环传递函数，可以直接分析直流电压控制参数对系统动态特性及稳定性的影响；或者建立等效阻抗模型，阻抗匹配法在直流级联系统及直流微电网稳定性分析中具有广泛应用。基于状态方程模型，可以利用特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流电压控制系统稳定性分析方法，其特征在于，包括：S01、将直流电压控制系统的参数等效为电路结构上的广义电容、电感和电阻的并联结构；S02、根据步骤S01中的并联结构得到直流电压控制系统的总阻抗，进行直流电压控制系统的稳定性分析。2.根据权利要求1所述的直流电压控制系统稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤S01包括直流电压控制系统分析、广义恒功率负荷模型推导和含广义恒功率负荷的直流系统直流电压控制时间尺度稳定性分析。3.根据权利要求2所述的直流电压控制系统稳定性分析方法，其特征在于，所述直流电压控制系统分析包括步骤1.1)构建等效电压源及等效输出阻抗串联形式构成的直流电压控制系统戴维南等效模型；1.2)根据步骤1.1)中的直流电压控制系统戴维南等效模型推导出直流电压控制系统的稳定性分析模型。4.根据权利要求3所述的直流电压控制系统稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤1.1)的具体过程为：构建直流电压控制系统数学模型：其中G
droop
(s)表示下垂控制环节：G
droop
(s)＝R
d
/(1+T
lpf
s)式中R
d
为下垂系数，T
lpf
为低通滤波时间常数；μ为变流器输入输出电流转换系数，对于双向DC-AC来说，满足μ＝1.5U
ac
/U
dc
；对于DC-DC来说，满足μ＝U
s
/U
dc
；其中U
ac
为交流侧相电压幅值，U
s
为直流源电压，U
dc
为直流母线电压值；G
udc
(s)表示直流电压控制环节，若为通用比例-积分-微分控制时，则：G
udc
(s)＝k
p
+k
i
/s+k
d
s对式(3)中各部分做如下变量替换：式中ΔU
ref
为等效电压源，Z
s,0
表示在不考虑下垂控制情况下的直流电压控制系统等效输出阻抗，Z
s,droop
为与下垂控制相关的等效阻抗；由式(3)和(4)可得由等效电压源及等效输出阻抗串联形式构成的直流电压控制系统戴维南等效模型。5.根据权利要求4所述的直流电压控制系统稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤1.2)的具体过程为：对直流电压控制系统戴维南等效模型进行诺顿等效，串联阻抗Z
s,0
变成并联阻抗形式；
当直流电压控制采用PID控制结构时，等效阻抗Z
s,0
可具体表述为：由电路理论分析可知式(5)中等效阻抗Z
s,0
本质上为电阻、电感和电容的并联形式：对比式(5)和式(6)可知直流电压控制系统中的比例、积分和微分等控制参数在等效输出阻抗模型Z
s,0
中，具有明确的物理意义，即：由(6)和(7)，直流电压控制系统等效阻抗模型便能由等效后的直流电压控制系统戴维南等效模型，以公共直流母线为中心，考虑下垂控制和线路阻抗因素，进一步演变为广义电阻、电感和电容的并联结构；其中并联等效阻抗Z
s_sum
即为广义电阻、电感和电容的并联形式：式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高首聪，臧晓笛，刘璐，薛冬良，庞家猛，汤腾蛟，李琦，万能，陈亚楠，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：