一种基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法技术方案

本发明专利技术涉及直流微网系统技术领域，特别涉及一种基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法。具体包括步骤：采集直流微网系统中每一变换器对应的参考电压V

【技术实现步骤摘要】
一种基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法


[0001]本专利技术涉及直流微网系统
，特别涉及一种基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法。

技术介绍

[0002]随着新能源技术的应用，直流变换器大量应用于直流微网，混合电网等领域以实现各种能量的互联。由于电网中大量存在的直流变换器的结构和控制各不相同，其对电压调节能力、功率调节能力及等效阻抗等差异巨大。在电网中协调运行时，这些变换器之间存在相互影响，导致电网运行不稳定。因此，对存在有这些变换器的微网进行稳定性分析至关重要。
[0003]传统的变换器交互影响及稳定性分析需要了解变换器内部结构及控制参数，通过对系统详细的建模，再采用阻抗分析、传递函数分析等方法对系统的稳定性进行判断。然而实际应用中，电网存在有大量商用直流变换器，出于商业保密等需要，这些变换器的结构参数、控制算法未知，因此，传统的系统稳定性分析方法将无法展开。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中由于变换器结构与参数未知而导致直流微网无法进行稳定性分析的不足，本专利技术提供一种基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法，包括以下步骤：
[0005]采集所述直流微网系统中每一所述变换器对应的参考电压V
ref
、负载电流i
load
及直流电网侧电压V
dc
；
[0006]建立ARX模型，将所述参考电压V
ref
、所述负载电流i
load
作为输入数据，所述直流电网侧电压V<br/>dc
作为输出数据输入至所述ARX模型中，并对所述ARX模型进行系统辨识以得到每一所述变换器的传递函数；
[0007]根据每一所述变换器的传递函数计算所述直流微网系统的传递函数；
[0008]基于所述直流微网系统的传递函数,通过极点分布分析系统的稳定性。
[0009]在一实施例中，通过直流变换器实验来采集所述直流微网系统中每一所述变换器对应的参考电压V
ref
、负载电流i
load
及直流电网侧电压V
dc
；所述直流变换器实验包括以下步骤:
[0010]根据设定的电压参考值运行所述变换器,并获取所述参考电压V
ref
；
[0011]待电压平稳运行后,在直流电网侧加入负载,并以预设采样率采集并记录所述负载电流i
load
和所述直流电网侧电压V
dc
。
[0012]在一实施例中，建立的ARX模型表示为:
[0013][0014]其中，a
i
，b
j
，c
m
为待辨识的模型参数；na，nb，nc为模型阶次；u1，u2为所述输入数据，
其中，u1为所述参考电压V
ref
，u2为所述负载电流i
load
；y(k)为第k项的所述输出数据。
[0015]在一实施例中，对所述ARX模型进行系统辨识包括以下步骤:
[0016]对所述ARX模型中的矩阵和矢量进行数据初始化；
[0017]基于最小二乘法对所述ARX模型中的模型参数进行迭代更新以完成一次循环；
[0018]进行多次循环以得到最终的模型参数，根据最终的所述模型参数得到离散模型；
[0019]将所述离散模型转化为所述变换器的传递函数。
[0020]在一实施例中，所述基于最小二乘法对所述ARX模型中的模型参数进行迭代更新的算式表示为：
[0021][0022]其中，θ为ARX模型中a
i
，b
j
，c
m
的待辨识参数集合，即表示为：θ＝(a1,a2,
…
,a
na
,b1,b2,
…
,b
nb
,c1,c2,
…
,c
nc
)
T
；
[0023]h为由参考电压V
ref
、负载电流i
load
构成的输入输出数据集合，即表示为：h＝(y(k
‑
1),y(k
‑
2),
…
,y(k
‑
na),V
ref
(k
‑
1),V
ref
(k
‑
2),
…
,V
ref
(k
‑
nb),i
load
(k
‑
1),i
load
(k
‑
2),
…
,i
loab
(k
‑
nc))
T
；
[0024]K(k)为增益矩阵，P(k)为数据协方差矩阵。
[0025]在一实施例中，在所述进行多次循环以得到最终的模型参数中，每完成一次循环后，将得到的P的数值和θ的数值赋值给下一次循环的初始部分。
[0026]在一实施例中，所述根据每一所述变换器的传递函数计算所述直流微网系统的传递函数的步骤为：
[0027]将所述直流微网系统中每一所述变换器等效为带源内阻的电压源，并通过戴维南定理把每一所述变换器等效为一个电压源，以计算得到所述直流微网系统的传递函数。
[0028]在一实施例中，所述基于所述直流微网系统的传递函数,通过极点分布分析系统的稳定性包括以下步骤：
[0029]根据所述直流微网系统的传递函数求解方程以计算系统极点；若所述系统极点分布在左半平面，则所述直流微网系统稳定；若所述系统极点分布在右半平面，则所述直流微网系统不稳定。
[0030]在一实施例中，还包括步骤：根据所述直流微网系统的传递函数估算电流突变时的电压波动值；
[0031]若所述电压波动值在预设的直流电压额定值范围内，则所述直流微网系统稳定；若所述电压波动值超出预设的直流电压额定值范围，则所述直流微网系统不稳定。
[0032]在一实施例中，所述根据所述直流微网系统的传递函数估算电流突变时的电压波动值具体包括以下步骤：
[0033]基于每一所述变换器的传递函数得到等效阻抗模型；
[0034]根据等效阻抗模型得到波特图；
[0035]根据所述波特图确定电流响应的中频段频率范围和增益并计算电流信号在中频段的信号成分；
[0036]根据所述电流信号在中频段的信号成分和增益估算出所述电压波动值。
[0037]基于上述，与现有技术相比，本专利技术提供的基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法在工业领域广泛存在商用变换器情况下，无需了解变换器内部结构和控制参数，通过对变换器进行准确建模，即可实现直流微网系统的稳定性分析。本专利技术的方法实用性强，无需太多复杂的计算，简便易行，具有较好的应用前景。
[0038]本专利技术的其它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：采集所述直流微网系统中每一所述变换器对应的参考电压V
ref
、负载电流i
load
及直流电网侧电压V
dc
；建立ARX模型，将所述参考电压V
ref
、所述负载电流i
load
作为输入数据，所述直流电网侧电压V
dc
作为输出数据输入至所述ARX模型中，并对所述ARX模型进行系统辨识以得到每一所述变换器的传递函数；根据每一所述变换器的传递函数计算所述直流微网系统的传递函数；基于所述直流微网系统的传递函数,通过极点分布分析系统的稳定性。2.根据权利要求1所述的基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法，其特征在于，通过直流变换器实验来采集所述直流微网系统中每一所述变换器对应的参考电压V
ref
、负载电流i
load
及直流电网侧电压V
dc
；所述直流变换器实验包括以下步骤:根据设定的电压参考值运行所述变换器,并获取所述参考电压V
ref
；待电压平稳运行后,在直流电网侧加入负载,并以预设采样率采集并记录所述负载电流i
load
和所述直流电网侧电压V
dc
。3.根据权利要求1所述的基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法，其特征在于，建立的ARX模型表示为:其中，a
i
，b
j
，c
m
为待辨识的模型参数；na，nb，nc为模型阶次；u1，u2为所述输入数据，其中，u1为所述参考电压V
ref
，u2为所述负载电流i
load
；y(k)为第k个采样的所述输出数据。4.根据权利要求3所述的基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法，其特征在于，对所述ARX模型进行系统辨识包括以下步骤:对所述ARX模型中的矩阵和矢量进行数据初始化；基于最小二乘法对所述ARX模型中的模型参数进行迭代更新以完成一次循环；进行多次循环以得到最终的模型参数，根据最终的所述模型参数得到离散模型；将所述离散模型转化为所述变换器的传递函数。5.根据权利要求4所述的基于变换器的直流微网系统稳定性分析方法，其特征在于，所述基于最小二乘法对所述ARX模型中的模型参数进行迭代更新的算式表示为：其中，θ为所述ARX模型中a
i
，b
j
，c
m
的待辨识参数集合，即表示为：θ＝(a1,a2,
…
,a
na
,b1,b2,
…
,b
nb
,c1,c2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣峰，乔中飞，廖卫强，俞万能，桂英俊，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：