[发明专利]一种电力电子系统的广义稳定性判据及应用方法

权利要求书

1.一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤一：根据电力电子系统的传递函数，推断系统是否为非最小相位系统；对于非最小相位系统，根据系统开环传递函数，判断其在S平面右半平面极点数P；

步骤二：画出开环传递函数奈奎斯特曲线图，判断曲线逆时针包围点(-1，j0)的圈数N；对含有积分环节的系统，需考虑其在0Hz的增补频率特性；为准确得出N的值，给出正穿越和负穿越判断方法；

步骤三：把正穿越和负穿越方法延伸到伯德图中，从系统开环传递函数伯德图中得出N的值；

步骤四：考虑到接入弱电网的电力电子系统，其稳定性分析根据弱电网和电力电子系统等效阻抗的比值；其N值从弱电网和电力电子系统等效阻抗的伯德图中得出；

步骤五：对于P＝N的系统，判断其为稳定系统；当P≠N时，则系统不稳定。

2.根据权利要求1所述的一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述步骤一中，非最小相位系统，系统传递函数在S平面的右半平面含有一个或多个零点或者极点，其中零点为传递函数分子为零时的根，极点为传递函数分母为零时的根。

3.根据权利要求1或2所述的一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述S平面，其为函数经过拉普拉斯变换所在的复平面，在这个平面上，函数变化不是依据时间变化，而转变为频域下的关系。

4.根据权利要求1所述的一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述步骤二中，判断开环传递函数奈奎斯特曲线逆时针包围(-1，j0)点的圈数N，为了准确得出N的值，需要对含有积分环节的系统补充在0Hz时的增补频率；对于含有v个积分环节的电力电子开环系统，当ω从0^-变化到0⁺时，相应的开环传递函数奈奎斯特曲线的相角从vπ/2变化到-vπ/2，即当系统含有v个积分环节时，其在0Hz处的奈奎斯特曲线需要增补一个顺时针旋转vπrad的曲线。

5.根据权利要求1所述的一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述步骤二中，为了更方便和准确得到N的值，用开环传递函数在点(-1，j0)左侧穿过实轴的次数来代替包围点(-1，j0)的圈数；定义当相位增大时的穿越为正穿越，相位减少时的穿越为负穿越，由此可知，开环传递函数的奈奎斯特曲线逆时针包围点(-1，j0)的圈数即为正穿越数和负穿越数之差。

6.根据权利要求1所述一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述步骤三中，将正负穿越延伸到伯德图中，当开环传递函数奈奎斯特曲线穿越点(-1，j0)左侧实轴是，其相角恒定为-180°，且其幅值大于0dB；当伯德图上幅频特性曲线大于0dB时，相应相频特性曲线从上往下穿过-180°，即相角减小时，为负穿越；相反，相应相频特性曲线存在从下往上穿过-180°，即相角增大时，为正穿越；开环传递函数的奈奎斯特曲线逆时针包围点(-1，j0)的圈数即为正穿越数和负穿越数之差。

7.根据权利要求1所述的一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述步骤四中，对于接入弱电网的电力电子系统，其稳定性分析可以简化为对弱电网和电力电子系统等效阻抗的分析；画出弱电网等效阻抗Z₁和电力电子系统等效阻抗Z₂的伯德图，将Z₁的相频特性曲线分别向上和向下各移动180°，所得到的上下两条曲线即是穿越边界；当Z₁的幅值大于Z₂时，相当于幅频特性曲线大于0dB的情况，若Z₂的相频特性曲线存在从上往下穿过穿越边界的点即为正穿越，相反若从下往上穿过穿越边界则为负穿越点。

8.根据权利要求1所述的一种电力电子系统的广义稳定性判据及其应用方法，其特征在于：所述步骤五中，系统稳定的充分必要条件为，当满足系统开环传递函数在S平面右半平面极点数等于其奈奎斯特曲线逆时针包围(-1，j0)点的圈数时，闭环系统稳定；当P≠N时，则系统不稳定。