[发明专利]一种直流电压控制系统稳定性分析方法和系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明主要涉及直流电压控制技术领域，特指一种直流电压控制系统稳定性分析方法和系统。

背景技术

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。

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，可以利用特征值理论分析系统稳定性，包括主导模态及稳定边界、影响因子与参数灵敏度分析等。转矩分析方法可以分析出相关控制参数对系统阻尼和恢复系数的影响，进而可以进行参数选择和稳定性分析。但这些研究主要还是从数学意义上去分析直流电压控制及其稳定性，未从直流电压控制系统的物理本质分析直流电压控制系统稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种通用性强、分析可靠性高的直流电压控制系统稳定性分析方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种直流电压控制系统稳定性分析方法，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。

作为上述技术方案的进一步改进，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。

作为上述技术方案的进一步改进，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。

作为上述技术方案的进一步改进，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；