[发明专利]一种基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法

权利要求书

1.一种基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立多端口直流微网模型，获取各个端口的电压、电流、电压微分du_dc/dt和差值(u_dc-u_sr)，得到下垂控制方程、系统回路电压、节点电流方程及负荷功率方程如下：

式中，u_sr为电压参考值，k为下垂控制系数稳态值，u_dc为直流母线电压；u_s为电源侧换流器出口母线电压；i_s为其输出电流；R为电源、换流器和线路的等效电阻；L为其等效电感；C为负荷侧稳压电容；i_CPL为负荷等效的受控电流源的输出电流；P_L为负荷功率；

S2，根据多端口直流微网模型的状态微分方程，计算阻尼系数α，

并判断阻尼系数α是否满足下式的稳定判据：

α≥ω₀ (12)

式中，ω₀为振荡频率；

如果不满足，则改进下垂控制系数，重新计算α的值；

S3，在直流电压下垂控制中，若通过改进储能侧换流器的功率控制，可提供附加暂态电量，进而增加电源侧累积电量，即可扩大系统的动态稳定裕度，设计改进的下垂控制系数：

S4，给定附加电量控制系数k_Q，判断k_Q是否满足下式，如果满足则能确保所提控制为系统提供正阻尼，如果不满足，则调整附加电量控制系数k_Q：

2.根据权利要求1所述的基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法，所述步骤S1中，建立多端口直流微网模型，获取各个端口的电压、电流、电压微分du_dc/dt和差值(u_dc-u_sr)，具体包括：

风力发电机、蓄电池、光伏电池分别经换流器接入直流系统，其中，蓄电池采用U-I下垂控制策略，光伏和风电侧换流器采用最大功率跟踪控制，恒功率负荷侧换流器采用定功率控制；

通过电压传感器和电流传感器测量各个端口的电压、电流，测量元件输出端分别与直流电网包含的风电、光伏发电单元、储能单元、负荷的控制系统输入端相连，控制系统输出端与相应的换流器输入端相连。

3.根据权利要求2所述的基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法，所述步骤S1中，还包括：通过分析负荷功率发生突变时，负荷上所需的电量发生变化，从而得到恒功率负荷的最大允许暂态电量ΔQ_CPL，用来表征负荷扰动后系统的动态稳定裕度，具体为：

根据公式(1)得到系统的状态方程为：

式中，u_dc0为直流母线电压初始值；

对式(2)在t₀～t₁时间段内进行积分，可得系统电量状态方程为：

Q_S为t₀～t₁时间段内的电源侧总电量，表示为：

Q_CPL为t₀～t₁时间段内恒功率负荷的总电量，表示为：

Q_L为t₀～t₁时间段内阻性负荷的总电量，表示为：

由此，得基于电量的系统稳定性判据为

Q_CPL＜Q_S+Q_L (7)

由式(7)可知，当恒功率负荷功率突变时，负荷上所需的电量发生变化，若突变后负荷所需的总电量不超过阻性负荷和电源侧积累的电量，则系统渐进稳定，因此，用恒功率负荷的最大允许暂态电量ΔQ_CPL表征负荷扰动后系统的动态稳定裕度，即

ΔQ_CPL＝Q_S+Q_L-Q_CPL (8)。