[发明专利]一种直流电压控制系统稳定性分析方法和系统

权利要求书

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_lpfs)

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_ds

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(8)中系数K(s)具有如下表达式：

K(s)＝Z_s,0/(Z_s,0+Z_line+Z_s,droop) (9)。