[发明专利]一种用于孤岛模式下微电网稳定性分析的建模方法

权利要求书

1.一种用于孤岛模式下微电网稳定性分析的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)分布式电源的建模及线性化

将分布式电源的控制延时等效为惯性环节，结合延时环节构成分布式电源的状态方程，选取分布式电源的电压参数为状态变量、输出功率为输入变量，采用泰勒级数展开方法对分布式电源的状态方程进行线性化，获得分布式电源的小信号模型；

2)全网络建模

选取下垂电源接入的节点电压参数为状态变量、各分布式电源的输出功率为输入变量，将所有分布式电源的状态方程联立得到孤岛微电网系统的状态方程组；

3)状态变量、输入变量关系计算及模型线性化

设定PCC处节点电压矢量，根据逆向负荷输出电流矢量及微电网系统的导纳矩阵，计算采用下垂控制的分布式电源电压、电流矢量，根据各分布式电源的电压、电流矢量计算分布式电源输出功率；

4)稳定性分析：选取不同的参数，计算系统的特征值，根据特征值判定该系统稳定性，特征值实部表示阻尼，虚部表示振荡频率，负实部表示有阻尼的振荡，而正实部表示增幅振荡，当特征值不存在虚部时，系统为无振荡模式。

2.如权利要求1所述的一种用于孤岛模式下微电网稳定性分析的建模方法，其特征在于，步骤1)具体建模方式如下：

计算下垂控制的分布式反馈功率

式中，τ代表功率低通滤波环节时间常数、p代表瞬时有功功率、q代表瞬时无功功率，P代表平均有功功率、Q代表平均无功功率，s为微分函数；

得到采用下垂控制的分布式电源状态方程：

式中，k_p代表频率下垂增益、k_q代表电压下垂增益、ω代表角频率、V代表输出电压。

3.如权利要求1所述的一种用于孤岛模式下微电网稳定性分析的建模方法，其特征在于，步骤2)具体建模方式如下：

选取系统的状态变量及输入变量，当系统为集中式负荷时，选取状态变量为节点电压矢量相角、频率及幅值，选取输入变量为下垂控制式分布式电源的有功及无功功率，得到该系统的状态变量及输入变量：

式中，θ_i(i＝1,2,3)代表节点i电压矢量的相角、ω_i代表节点i电压的角频率、V_i代表节点i电压的幅值，P_di代表节点i的平均有功功率、Q_di代表节点i的平均有功功率、X代表状态变量、U代表输入变量、Y代表输出变量；

进而得到该孤岛微电网的状态方程：

式中，A代表状态变量系数矩阵、B代表输入变量系数矩阵，其表示如下：

式中，A_ik(k＝1,2,3)代表3行3列的矩阵，B_i代表2行1列的矩阵。

4.如权利要求1所述的一种用于孤岛模式下微电网稳定性分析的建模方法，其特征在于，步骤3)具体计算方式如下：

由电路原理可得到下式：

式中，V_PCC·e^j0表示为PCC电压矢量，I_load·e^jζ0表示为集中负荷的电流矢量，V_i·e^jθi表示为节点i的电压矢量，I_i·e^jζi为节点i的电流矢量，节点i与PCC的线路导纳表示为负荷的导纳表示为

所有线路导纳与负荷等效导纳之和：

计算PCC电压矢量：

计算节点i的实际功率：

式中，P_Ni代表节点i的输出平均有功功率，Q_Ni代表节点i的输出平均无功功率；

得到逆向负荷的输出功率：

式中，I_fu代表逆向负荷的电流矢量，得到系统的输入变量：

U＝[P_N1-P₁ Q₁ P₂ Q₂ P_N3-P₂ Q₃]^T

基于泰勒级数展开方法，可计算系统的小信号模型：

式中，符号Δ代表小偏差，系数矩阵表示如下式：

式中，A_xik(i＝1,2,3)(k＝1,2,3)代表3行3列的矩阵，当k＝i时，A_xik表示如下：

式中，当k与i不同时，其表示如下：