[发明专利]多端口能源路由器自-互-群多层次稳定辨识与回稳方法

说明书

本发明提供一种多端口能源路由器自‑互‑群多层次稳定辨识与回稳方法，涉及能源互联网技术领域。该方法基于阻抗判据的双能流多端口能源路由器稳定辨识方法和阻抗重塑回稳控制策略，首先辨识能源路由器中前端DC变换器、双有源桥双向DC‑DC变换器、后端AC/DC变换器三个子系统的各自稳定性；其次利用MFC分式判据得到单项双能流多端口互耦合能源路由器单体稳定性，进而利用阻抗流图得到集群能源路由器的稳定性，最后针对以上出现的三种失稳现象，提出三层阻抗重塑回稳控制策略，分别采用自调节参数技术、无源耦合阻抗重塑技术和源侧级联阻抗重塑技术使系统稳定。该方法确保能源互联网系统整体的稳定性并实现系统的可扩展性、即插即用性和安全稳定运行性。

技术领域

本发明涉及能源互联网技术领域，尤其涉及一种多端口能源路由器自-互-群多层次稳定辨识与回稳方法。

背景技术

自二十一世纪以来，随着经济社会和电力电子变换技术的快速发展，在能源互联网中一种新型的未来可再生能源传输和管理系统(FREEDM)被人们所提出，与此同时，由于牵引变压器的体积庞大而笨重，一种新型的能源路由器成为了FREEDM的关键部件。能源路由器是融合电力电子技术和高频变压器技术，应用电力电子变换器与高频隔离变压器结合的方法，使得能源路由器相对于传统变压器来说，具有电压跌落补偿、断电补偿、瞬时电压调整、故障隔离、无功功率补偿、谐波隔离、新能源接入等优点，且其体积小、重量轻，利于模块化集成。在未来的可再生能源传输和管理系统中，能源路由器由于其功能的多样性、丰富性将会占有重要的应用地位。单台能源路由器包含前端DC变换器、双向桥式变换器和后端AC/DC变换器，由于三部分相互影响而产生的失稳现象已经越来越受到人们的重视。

现今，基于阻抗的稳定性辨识方法已经有许多种，主要分为模型阻抗稳定辨识和测量阻抗稳定辨识两大类。阻抗稳定性分析方法是通过将这个系统分为稳定的电源子系统和稳定的负载子系统，并通过广义奈斯曲线来评估整个系统的稳定性。目前为提高阻抗稳定性分析方法的性能，一些学者已经提出了相关的论述，为了降低Middlebrook判据的人造保守性问题，增益裕量和相角裕量判据、Energy Source Analysis Consortium判据、Opposing Argument判据和Three-Step Impedance判据被相继提出。为解决广义奈斯曲线的缺点，逆广义奈斯曲线判据、Mikhailov判据等被提出。为实现双向流动系统稳定性分析，Sum Type判据已经被提出。另外一些简化的稳定性判据，如G-范数稳定性判据、奇异值稳定性判据、无穷-1范数稳定性判据和无穷范数稳定性判据被相继提出。因此，基于阻抗的稳定性分析技术应用于能源路由器稳定辨识具备先天的优势。M.Khazraei首次提出了基于阻抗稳定性分析技术的能源路由器稳定性分析方法，然而，能源路由器子模块的控制策略是十分特殊的，在实际应用中难以实现。因此，能源路由器的稳定辨识仍然是一个开放性的问题，并且集群的能源路由器系统多层回稳控制也亟待提出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多端口能源路由器自-互-群多层次稳定辨识与回稳方法，以达到对能源路由器进行稳定辨识和回稳控制的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：多端口能源路由器自-互-群多层次稳定辨识与回稳方法，包括以下步骤：

步骤1：对待检测的单项双能流多端口能源路由器系统进行系统参数初始化；所述系统参数包括能源路由器系统前端DC变换器、双有源桥双向DC-DC变换器、后端AC/DC变换器这三个子系统中的电阻值、电感值、电容值、线路阻抗、开关频率及多接口处储能、光伏设备；

步骤2：根据前端DC变换器的拓扑结构构建其Eular-Lagrange数学模型，并根据前端DC变换器的数学模型计算其传递函数，进而判断多端口能源路由器系统直流前端的稳定性，若判别结果为失稳，则判定多端口能源路由器系统为自层级失稳，并执行步骤7，否则执行步骤3；