[发明专利]主从控制模式下直流微电网的稳定性判定方法

说明书

本发明涉及直流微电网技术中的稳定性分析技术，旨在提供一种主从控制模式下直流微电网的稳定性判定方法。包括：利用单元连接法对各电源、恒功率负载的功率模块进行戴维南/诺顿等效，得到相应的阻抗/导纳，并获得主电源的阻抗矩阵、从电源和恒功率负载的导纳矩阵；根据已知的各节点电阻性负载大小得到阻性负载导纳矩阵，根据节点间线缆参数得到系统节点导纳矩阵；将各矩阵带入稳定性判据并计算其极点；如果极点全部在左半平面，则系统稳定；如果有右半平面极点，则系统不稳定。本发明能兼容考虑系统节点间阻抗，对系统结构无特定要求，适用范围广。分析系统级稳定性时简化计算，可有效分析复杂直流微电网的稳定性。

技术领域

本发明涉及主从控制模式下直流微电网的稳定性判定方法，属于直流微电网技术中的稳定性分析技术。

背景技术

随着可再生新能源的大量接入，直流微电网作为一种高效利用的系统被广泛应用。直流微电网一般由多个电源、恒功率负载等功率模块组成，多个电源之间采用主从控制，即一个电源是电压控制型作为主电源，其余电源是电流控制型作为从电源。通常单个功率模块在控制设计时能确保独立运行时稳定，但组成系统时将会互相影响，降低系统稳定性。另一方面，恒功率负载的负阻抗外特性会进一步加剧系统不稳定。如何分析直流微电网的稳定性是很重要、很有意义的问题。

针对直流微电网稳定性分析问题，以往大量研究是针对单源单负载、多源并联多负荷并联情形的稳定性，文献《Impedance-based local stability criterion for DCdistributed power systems》、《Impedance-based stability criterion for grid-connected inverters》、《Impedance specifications for stable DC distributedpower systems》给出了很多有益结论，但忽略了系统节点间的阻抗。文献《直流微电网节点阻抗特性与系统稳定性分析》考虑了系统节点间阻抗，利用系统节点导纳求取系统任意节点阻抗，但只适用于放射型结构，对环网结构系统无法有效判定系统稳定性。对于环网结构系统，状态空间法可有效分析。文献《Reduced-order model and stability analysis oflow-voltage DC microgrid》通过建立环网直流微电网的完整状态空间模型，求取系统矩阵的特征根分析系统稳定性，但是需要系统各部分的详细模型，得到的系统矩阵也较复杂，每个矩阵元素对应的物理意义不清晰。文献《Modeling and analysis of harmonicstability in an AC power-electronics-based power system》将单元连接法应用于主从控制的交流微电网中分析系统稳定性，用具有明确物理意义、可通过阻抗分析仪测量得到的阻抗和导纳对各功率模块进行建模，但并未将系统节点导纳矩阵与其他部分阻抗分离开来，很难直观得到系统的一般化稳定性判据，不利于扩展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种主从控制模式下直流微电网的稳定性判定方法，用于解决直流微电网的稳定性分析问题。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种主从控制模式下直流微电网的稳定性判定方法，包括下述步骤：

(1)利用单元连接法对各电源、恒功率负载的功率模块进行戴维南/诺顿等效，得到相应的阻抗/导纳，并获得主电源的阻抗矩阵Z_v、从电源和恒功率负载的导纳矩阵Y_c；

(2)根据已知的各节点电阻性负载大小得到阻性负载导纳矩阵Y_L，根据节点间线缆参数得到系统节点导纳矩阵Y_net；