一种基于二阶奇异摄动降阶模型的微电网稳定性判断方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115864446A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310026149.6(22)申请日2023.01.09(71)申请人安徽大学地址230601安徽省合肥市经济技术开发区九龙路111号(72)发明人尹骁骐陶骏杨宝顺(74)专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101专利代理师陆丽莉何梅生(51)Int.Cl.H02J3/24(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于二阶奇异摄动降阶模型的微电网稳定性判断方法(57)摘要本发明公开了一种基于二阶奇异摄动降阶模型的微电网系统稳定性判断方法，是应用于由分布式电源、LCL滤波器、逆变器、控制装置构成的微电网系统中，并包括：1构建微电网状态的空间方程；2建立微电网奇异摄动方程；3简化微电网模型；4判断微电网的大扰动稳定性。本发明能充分考虑微电网在受到大扰动后的动态稳定恢复过程中快速变量的变化情况，从而能建立微电网的精确简化模型，用于对微电网稳定性进行分析与判断。CN115864446ACN115864446A权利要求书1/3页1.一种基于二阶奇异摄动降阶模型的微电网系统稳定性判断方法，其特征在于，是应用于由分布式电源、LCL滤波器、逆变器、控制装置构成的微电网系统中，并包括以下步骤：步骤1，构建微电网状态的空间方程：步骤1.1，利用式(1)建立微电网系统中分布式电源的动态方程：式(1)中，Idc为分布式电源的直流侧电流，VCdc为分布式电源的直流侧电容电压，Rdc为分布式电源的直流侧电阻，Ldc为分布式电源的直流侧电感，Cdc为分布式电源的直流侧电容，和分别为Idc和VCdc关于时间t的一阶导数；步骤1.2，利用式(2)建立微电网系统中LCL滤波器的正序动态方程：式(2)中，分别为逆变器输出电流在d轴、q轴上的正序分量，分别为LCL滤波器的电容电压在d轴、q轴上的正序分量，分别为LCL滤波器输出电流在d轴、q轴上的正序分量，分别为关于时间t的一阶导数，rf为滤波电阻，Lf为滤波电感，Cf为滤波电容，Lc为LCL滤波器的输出电感，ω为逆变器的角频率，分别为逆变器在d轴、q轴上的正序分量，为LCL滤波器的输出电压在d轴、q轴上的正序分量，VI为逆变器的调制度，Vtri为PWM调制信号的幅值，并有：步骤1.3，利用式(3)构建微电网系统中LCL滤波器的零序、负序动态方程：式(3)中，为LCL滤波器的电容电压在d轴的零序和负序分量，为LCL滤波器的电容电压在q轴的零序和负序分量，为LCL滤波器的输出电流在d轴的零序和负序分量，为LCL滤波器的输出电流在q轴的零序和负序分量，分别为关于时间t的一阶导数，为LCL滤波器的输出电压在d轴的零序和负序分量，2CN115864446A权利要求书2/3页为LCL滤波器的输出电压在q轴的零序和负序分量；步骤2：根据微电网系统受到扰动后恢复稳定的速度，将微电网状态的空间方程中的状态变量划分为慢速变量集合Xs＝{xsi|i＝1，...，m}和快速变量集合Xf＝{xfj|j＝1，...，n}，其中，xsi表示Xs中的第i个慢速变量，xfj表示Xf中的第j个快速变量，从而利用式(4)得到m+n阶微电网系统的非线性状态空间模型：式(4)中，fs是由表示Xs与状态变量之间动态关系的连续可微函数组成的集合，ff是由表示Xf与状态变量之间动态关系的连续可微函数组成的集合，u表示驱动微电网系统运行的输入矢量；表示Xs、Xf于时间t的一阶导数；步骤3：对式(4)两边关于时间t求两次导数，并列出微电网系统所有状态变量的三阶导数关于Xs、Xf、u的微分方程式，从而利用式(5)和式(6)分别得到快速变量集合Xf的微分方程式和慢速变量集合Xs的微分方程式，并构成微电网系统的二阶奇异摄动模型：式(5)和式(6)中，表示Xs关于时间t的三阶导数，表示Xf关于时间t的三阶导数；gs是由表示与Xf、Xs、u之间动态关系的连续可微函数组成的集合，gf是由表示与Xf、Xs、u之间动态关系的连续可微函数组成的集合；步骤4，令式(7)等于零后进行求解，从而利用式(6)得微电网的状态空间方程中快速变量集合Xf的准稳态表达式：Xf＝Pf(Xs，u)(7)式(7)中，Pf是由表示Xf与Xs、u之间动态关系的连续可微函数组成的集合；步骤5，利用式(8)得到微电网系统的二阶奇异摄动降阶模型，从而将微电网系统的非线性状态空间模型由m+n阶降为m阶：式(8)中，fsi表示微电网的状态空间方程中第i个慢速变量xsi与Xs、u之间动态关系的连续可微方程；i＝1，...，m；步骤6，对式(8)进行分解计算，从而利用式(9)得到无发散分量和无旋转分量：φ(ξ，u)＝φc+φd(9)式(9)中