[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

说明书

本发明公开了一种基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法，建立多端口直流微网模型，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；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是否满足规定的稳定判据；在直流电压下垂控制中，设计改进的下垂控制系数，通过调节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，增加系统的动态稳定裕度；给定附加电量控制系数k_Q，并调整k_Q，使其满足约束条件，从而保证所提控制能够为系统提供正阻尼。本发明依据稳定判据，改进储能换流器的电压下垂控制系数，使其在电源侧产生恒正的附加暂态电量，有效增加暂态稳定裕度。

技术领域

本发明涉及直流电网暂态稳定控制技术领域，特别是涉及一种基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法。

背景技术

配电网是电力系统的重要组成部分，以直流形式构建的配电网不仅能够简化电源和负荷各端的接入方式，并且不会出现无功功率和频率问题。相较于交流电网，分布式发电接入直流电网，变换装置得以简化，省去了直交逆变环节，并且无需关注频率波动、无功补偿和功角摆动等问题，系统运行更具稳定性。不仅如此，日益增多的直流负荷需求，也促进了柔性直流电网的发展，直流电网的系统运行控制技术正在逐步完善。

但是，由于直流电网的低惯性问题，以及遭受扰动后，分布式电源与负荷短时保持功率恒定引入的负阻尼，均会削弱直流电压的动态稳定性。因此，含恒功率负荷的直流电网稳定性仍需研究，也将是进一步提高直流电网系统安全亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法，解决了现有技术中存在的问题，通过建立下垂系数与直流母线电压变化量和电压变化率之间的函数关系，动态调整下垂系数，使直流电网拥有更加安全和稳定的电压稳定裕度，增强电网稳定运行的能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于暂态电量的直流电网电压稳定控制方法，该方法包括以下步骤：

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，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：