[发明专利]一种直流微电网集群的大信号稳定性分析方法

说明书

本发明公开了直流微电网集群技术领域的一种直流微电网集群的大信号稳定性分析方法，包括以下步骤：S1：首先对直流微电网集群进行系统级的模型等效；S2：然后根据混合势理论，直接构造直流微电网集群系统模型的能量泛函；S3：在Lyapunov理论框架下进行系统的大信号稳定性评估，分析拓扑结构变化及关键参数对稳定区间的影响，能够建立直流微电网集群系统等效模型，借助混合势理论，直接构造直流微电网集群系统模型的能量泛函，分析拓扑结构变化及关键参数对稳定性区间的影响，为直流微电网集群的大信号稳定性解析提供简便且有效的理论工具，为系统设计提供了理论依据，确保了直流微电网集群系统的大信号稳定性。

技术领域

本发明涉及直流微电网集群技术领域，具体为一种直流微电网集群的大信号稳定性分析方法。

背景技术

随着直流功率变换技术的发展，基于直流技术的电力应用得到了复苏，尤其是在分布式发电领域。在此背景下，直流微电网(DC Microgrids,DCMGs)作为整合可再生能源的有效解决方案应运而生。与交流微电网相比，直流微电网因具有高效率、低成本、控制设计简单等诸多优点而受到越来越多的关注。为进一步发挥分布式发电系统的优势，地理上毗邻的多个直流微电网可互联构成直流微电网集群(DCMG Clusters)，通过网间灵活的功率流动控制实现电源系统高弹性、高靠性、经济性以及最优负载响应等目标。

然而，由于直流微电网通常由分布式可再生能源(如光伏和风电)、储能系统(如电池和超级电容)以及各类负载等异构单元通过电力电子接口连接至母线，且功率等级为千瓦级的小规模电源系统，因此导致系统等效惯量较小、网络阻抗较大，易受各类暂态扰动(如新能源的间歇性、负载投切、工作模式的转换及短路故障等)的影响，为典型的弱电网特性。从这个意义上讲，直流微电网集群可看作为多个直流微电网的“弱-弱”互联，系统阻尼将因此进一步降低，可能导致振荡或系统崩溃，严重威胁系统的安全稳定运行。同时，直流微电网集群的动态分析涉及众多状态变量及多种非线性因素，如开关行为和恒功率负载(Constant Power Load,CPL)等，其高阶动态非线性特性也对集群系统的稳定性分析带来了巨大挑战。

基于此，本发明设计了一种直流微电网集群的大信号稳定性分析方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流微电网集群的大信号稳定性分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

1.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直流微电网集群的大信号稳定性分析方法，包括以下步骤：

S1：首先对直流微电网集群进行系统级的模型等效，

先将直流微电网的等效电路模型简化为RLC电路网络，第i个直流微电网DCMGi由等效受控电压源V_i、线路电阻r_i、线路电感L_i、母线电容C_i和恒功率负载P_CPLi组成，然后考虑设计条件；

根据考虑的设计条件，获得直流微电网集群系统的等效模型，得出描述其动态特性的状态空间方程；

S2：然后根据混合势理论，直接构造直流微电网集群系统模型的能量泛函，先根据混合势理论，其用于稳定性分析的标量函数的一般形式为

P(i,v)＝-A(i)+B(v)+(i,Dv)

其中，A(i)为电路中非储能元件的电流势函数，B(v)为电路中非储能元件的电压势函数，(i，Dv)为电路中电容的能量以及部分非储能元件的能量，它由电路的拓扑结构决定，D为常数矩阵，

假设对一个电网络有以下微分方程