[发明专利]一种基于等效开环传递函数的分布式电源系统稳定性判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式发电系统领域，尤其涉及到一种分布式电源系统稳定性判定以及稳定裕度预测方法。

背景技术

分布式电源系统是由许多开关电源模块或子系统组成。通常，这些电源模块或子系统是各自独立设计的，能保证自身运行的稳定性。但是，当这些模块或子系统被集成、连接后，它们之间的相互作用往往会降低系统的动态性能，甚至产生振荡，导致整个系统不能正常运行。因此，有关分布式电源系统的稳定性分析已成为电力电子学术界和工程界关注的热点之一。

自1976年Middlebrook提出阻抗比准则(Middlebrook RD，“Input Filter Considerations in Design and Application of Switching Regulators”，IEEE Industry applications Society Annual Meeting，1976 Record，pp.366-382.)以来，人们积极地探讨了两级分布式电源系统(见图1)的稳定性分析与设计方法，并取得了许多有意义的研究成果，极大促进了对分布式电源系统工作特性的理解和电路系统的设计，但是在实际中，应用这些结果必须满足一个较为苛刻的前提条件，即要求源级和负载级输入到输出的传递函数都保持稳定。这样就会导致该分析方法在实际应用中过于保守，减小了电路系统参数的选取范围，难以实现系统最优设计。另外，为了放宽阻抗比准则的约束前提条件，Wang Xiao-peng等人提出了三步阻抗法(Wang Xiaopeng，Yao Ruoping and Rao Fangquan.“Three-step impedance criterion for small-signal stability analysis in two-stage DC distributed power systems”，IEEE Power Electronics Letters，2003，Issue 1，No.3，pp.83-87)来分析和设计两级分布式电源系统。然而，该工作仅局限于分析系统的稳定性，而并未考虑系统设计的另外一个至关重要的指标——稳定裕度的要求，从而在很大程度上制约了其在工程实际中的应用价值。

发明内容

为了克服了原有稳定性判定方法的缺陷，本发明提出一种基于等效开环传递函数的分布式电源系统稳定性判定方法。正由于等效开环传递函数概念的引入，该发明所提出的稳定性判定方法不仅放宽阻抗比准则的约束条件，扩大了电路参数的选择范围，而且更重要的是在判定系统稳定性的同时还兼顾了系统稳定裕度要求，更有利于实现最优设计。此外，该方法具有实施简单，计算方便，易于理解等优点。

本发明分为两部分：1.基于两级分布式电源系统的噪声敏感性传递函数，通过稳定性等效变换推导出系统的等效开环传递函数。2.给出利用等效开环传递函数分析系统稳定性和预测稳定裕度的方法和步骤。具体如下：

1.推导出系统的等效开环传递函数

图2(a)给出了两级分布式电源系统中源级开关电源的等效二端口网络。根据二端口网络转移函数特性，可得源级开关电源输入到输出电压的传递函数为

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