[发明专利]一种分布式直流电网的稳定性分析方法及系统

说明书

本发明提供了一种分布式直流电网的稳定性分析方法及系统，包括：基于分布式直流电网的拓扑结构和预先构建的稳定性分析模型，获得开环等效传递函数；对所述开环等效传递函数应用奈奎斯特稳定判据，确定分布式直流电网的稳定性；所述稳定性分析模型为，将分布式直流电网中的电力电子变压器、光伏发电系统和储能系统分别等效为DC/DC电路，并将所述DC/DC电路采用叠加原理进行构建。本发明明确提供了一种分析由DC/DC变换器组建的直流电网的稳定性，避免电网系统发生负载突变、电源波动或系统发生扰动等故障时，导致电网系统停机保护，保证了电网系统供电的稳定性。

技术领域

本发明涉及分布式直流电网，具体涉及一种分布式直流电网的稳定性分析方法及系统。

背景技术

目前，因为节能环保的理念逐渐加深，分布式直流电网应用越来越广泛，尤其是包含大量新能源发电设备和电力电子负载的直流电网已经是未来电网发展的一个方向。新能源发电设备包括生物能发电、燃气轮机、太阳能发电和光伏电池、燃料电池、风能发电、微机燃气轮机以及内燃机等。大量电力电子设备组成的直流电网，在直流电网系统稳定裕度比较小的情况下，当电网系统负载突变或者电源波动，尤其是当系统发生扰动时，极易发生振荡失稳现象，导致电网系统停机保护，影响供电的可靠性，所以分析直流电网系统的稳定性，有利于预防电网系统停机等，但直流电网系统整体的稳定性分析需要考虑各个设备级联后相互作用对稳定性的影响。

目前，级联系统稳定性分析方法主要有电压源级联系统和电流源并网系统分析方法，而这些方法仅针对单个变流器并网或者级联的系统。在多逆变器多负载的直流电网系统，提出了采用电压控制和电流控制作为划分依据，将设备分为两类，并进行阻抗分析和稳定性分析，但这种方法的物理过程和具体的建模方法并不明确。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的电网系统稳定性判断问题，本发明提供了一种分布式直流电网的稳定性分析方法及系统，从直流电网的物理结构入手，运用线性定理的有关内容，对直流分布式电网的稳定性进行分析并得到具体判据，本发明提供的分析过程具备一定的普遍意义，可以应用在类似的系统分析中。

本发明提供的技术方案是：一种分布式直流电网的稳定性分析方法，包括：

基于分布式直流电网的拓扑结构和预先构建的稳定性分析模型，获得开环等效传递函数；

对所述开环等效传递函数应用奈奎斯特稳定判据，确定分布式直流电网的稳定性；

所述稳定性分析模型为，将分布式直流电网中的电力电子变压器、光伏发电系统和储能系统分别等效为DC/DC电路，并将所述DC/DC电路采用叠加原理进行构建。

优选的，所述稳定性分析模型的构建，包括：

将所述分布式直流电网中的电力电子变压器、光伏发电系统和储能系统分别等效为DC/DC电路；

基于每一个DC/DC电路的控制模式构建小信号阻抗电路，获得DC/DC电路对应的开环输出阻抗和/或闭环输出阻抗；

基于所有DC/DC电路的开环输出阻抗和/或闭环输出阻抗构建小信号线性化电路；

将组成所述小信号线性化电路中的每一个DC/DC电路基于不同的被控对象进行叠加分析，获得开环等效传递函数。

优选的，所述小信号阻抗电路的构建，包括：

将所述电力电子变压器等效的DC/DC电路采用降压斩波器buck电路进行控制；

将所述光伏发电系统等效的DC/DC电路采用升压斩波器boost电路进行控制；

将所述储能系统等效的DC/DC电路采用buck-boost电路进行控制；

对boost电路和buck电路分别进行线性化处理，获得对应的小信号阻抗电路。