[发明专利]一种含交直流微网的直流配电系统稳定性判定方法

权利要求书

1.一种含交直流微网的直流配电系统稳定性判定方法，其特征是，所述方法首先依据电压等级将直流配电系统划分为高压直流子系统、低压直流子系统和低压交流子系统，并依据系统稳定运行时各子系统中分布式发电单元及其换流器、负载及其换流器的各端口特性将其等效为广义电压源或广义电流源，其次依据闭环传递函数矩阵将各子系统间的互联换流器分别等效为所连接子系统中的广义电压源或广义电流源，然后根据系统的等效模型推导出各母线电压小信号分量表达式，最后依据整个直流配电系统的等效开环阻抗增益判断系统是否达到稳定性要求；

所述方法包括以下步骤：

a.将直流配电系统按不同电压等级划分为高压直流子系统、低压直流子系统以及低压交流子系统，并根据各子系统中分布式发电单元及其换流器、直流/交流负载及其换流器的输入/输出端口特性将其等效为广义电压源或广义电流源，其中，广义电压源为控制或直接影响母线侧端口电压的子系统，广义电流源为控制或影响母线侧电流的子系统；

b.针对各子系统间的互联换流器，依据其小信号模型并结合所采用的控制方式将互联换流器等效为双端口或三端口网络，并依据不同类型互联换流器的传递函数矩阵将其分别等效为所连接子系统中的广义电压源或广义电流源；

c.依据各子系统中广义电压源和广义电流源的小信号模型推导出各母线电压的小信号表达式，然后联立所有子系统母线电压小信号表达式求解出整个系统的等效开环增益表达式；

d.判定系统的稳定性：在整个直流配电系统中所有广义电压源和广义电流源可单独稳定运行的前提下，若所求出的等效开环增益满足奈奎斯特判据，则判定直流配电系统达到了稳定性要求，否则判定直流配电系统未达到稳定性要求；

等效双端口或三端口网络是通过建立相应互联换流器小信号模型获得的，即针对互联换流器采用功率控制、输入电压控制以及输出电压控制时分别建立所对应的二端口和三端口传递函数矩阵，并将所连接的两端母线侧电气量作为等效网络的输入输出变量；

将各子系统间的互联换流器分别等效为双端口或三端口网络时，对于高压直流子系统与低压交流子系统之间的互联换流器，具体的等效转换方法如下：

当互联换流器采用定功率控制时，选取直流侧母线电压、交流侧母线电压的dq分量以及直流侧母线电流、交流侧母线电流的dq分量分别作为三端口网络的输入和输出变量，其三端口小信号矩阵为：

式中，为互联换流器直流侧母线电压的小信号分量，为互联换流器直流侧母线电流的小信号分量，为互联换流器交流侧母线电压的d轴小信号分量，为互联换流器交流侧母线电压的q轴小信号分量，为互联换流器交流侧母线电流的d轴小信号分量，为互联换流器交流侧母线电流的q轴小信号分量，矩阵中传递函数表达式如下：

当互联换流器采用定交流电压控制时，选取作为输出变量，作为输入变量，其三端口小信号矩阵如下：

矩阵中传递函数表达式如下：

当互联换流器采用定直流电压控制时，选取作为输出变量，作为输入变量，其三端口小信号矩阵如下：

矩阵中传递函数表达式如下：

2.根据权利要求1所述的一种含交直流微网的直流配电系统稳定性判定方法，其特征是，将各子系统间的互联换流器分别等效为双端口或三端口网络时，对于高压直流子系统与低压直流子系统之间的互联换流器，具体的等效转换方法如下：

当互联换流器采用定低压侧直流母线电压控制时，分别选取互联换流器高压侧直流母线电压低压侧直流母线电流以及高压侧直流母线电流低压侧直流母线电压的小信号分量作为输入和输出变量，其二端口小信号矩阵如下：

式中，表示高压侧直流母线电压小信号分量，表示高压侧直流母线电流小信号分量，表示低压侧直流母线电压小信号分量，表示低压侧直流母线电流小信号分量；矩阵中传递函数表达式如下：

当互联换流器采用定高压侧直流母线电压控制时，选取作为输入变量，作为输出变量，其二端口小信号矩阵如下：

矩阵中传递函数表达式如下：

当互联换流器采用定功率控制时，选取作为输入变量，作为输出变量，其二端口小信号矩阵如下：

矩阵中传递函数表达式如下：