一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，首先對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)采用主從控制策略，主電源采用下垂控制，其余電源采用PQ控制，并以接口逆變器的控制模型代替微電網(wǎng)系統(tǒng)中各電源模型；其次將微電網(wǎng)系統(tǒng)分為逆變器、網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷三個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊分別建立小干擾動(dòng)態(tài)模型后，合并得到完整的微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定模型；最后采用特征值分析方法分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。本發(fā)明采用特殊的主從控制方法，分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，找出微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為微電網(wǎng)系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及微電網(wǎng)系統(tǒng)中的穩(wěn)定性分析領(lǐng)域，具體涉及一種孤島型微電網(wǎng)小干擾 穩(wěn)定性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，分布式發(fā)電應(yīng)用越來(lái)越廣。微電網(wǎng)作為一種分布式電源的有機(jī)組合形式， 在國(guó)內(nèi)外引起廣泛研究。微電網(wǎng)中的分布式電源大多通過(guò)逆變器接入，系統(tǒng)慣量小，出現(xiàn)擾 動(dòng)時(shí)容易發(fā)生振蕩失穩(wěn)，對(duì)其進(jìn)行小干擾穩(wěn)定性分析非常必要。
[0003] 小干擾穩(wěn)定性是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)的重要指標(biāo)，已經(jīng)有一系列成熟的理論 依據(jù)和分析方法。但在微電網(wǎng)中，運(yùn)行模式可以切換，且電源不再是以旋轉(zhuǎn)電機(jī)為主，而是 以電力電子設(shè)備為接口的微電源為主，其小干擾穩(wěn)定性問(wèn)題需要進(jìn)一步分析。一般來(lái)說(shuō)，微 電源逆變器的開(kāi)關(guān)頻率較高，可以忽略微電源側(cè)直流母線(xiàn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，近似看作理想電源， 以接口逆變器的控制模型代替微電網(wǎng)中各微電源模型。在運(yùn)行模式上，微電網(wǎng)存在并網(wǎng)和 孤網(wǎng)兩種模式。并網(wǎng)模式下系統(tǒng)的大部分?jǐn)_動(dòng)可以被大電網(wǎng)平抑，孤網(wǎng)模式下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)擾 動(dòng)全部由微電源自主承擔(dān)。孤網(wǎng)下微電網(wǎng)能否保持小干擾穩(wěn)定性是對(duì)其進(jìn)行可靠性評(píng)估的 一個(gè)重要部分。
[0004] 在微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾分析中，目前大多參照傳統(tǒng)大電網(wǎng)的分析方法，建立微電 網(wǎng)系統(tǒng)的線(xiàn)性小干擾穩(wěn)定模型，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)附近線(xiàn)性化后求解微電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)矩陣的特 征值，分析系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。當(dāng)前微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定問(wèn)題的研究主要圍繞基于下垂控 制的對(duì)等控制模式開(kāi)展，且建模中多采用降階模型。針對(duì)基于主從控制的孤島型微電網(wǎng)的 小干擾穩(wěn)定性研究還相對(duì)較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，以克服上述現(xiàn) 有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明采用特殊的主從控制方法，分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，找 出微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為微電網(wǎng)系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1、對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)采用主從控制策略，主電源采用下垂控制，其余電源采用PQ 控制，并以接口逆變器的控制模型代替微電網(wǎng)系統(tǒng)中各微電源模型；
[0009] 步驟2、將微電網(wǎng)系統(tǒng)分為逆變器、網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷三個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊分別建立小 干擾動(dòng)態(tài)模型后，合并得到完整的微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定模型；
[0010] 步驟3、采用特征值分析方法分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。
[0011] 進(jìn)一步地，對(duì)逆變器模塊建立小干擾動(dòng)態(tài)模型包括:對(duì)采用下垂控制的逆變器建 立小干擾動(dòng)態(tài)模型，以及對(duì)采用PQ控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型。
[0012] 進(jìn)一步地，對(duì)采用下垂控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型具體為：下垂控制的逆 變器包括功率控制環(huán)節(jié)、電壓和電流控制環(huán)節(jié)以及LCL濾波環(huán)節(jié)，將各環(huán)節(jié)在各自本地坐標(biāo) 系上建誦?寸坐難=拖」容夂部；合一的谉難)和
[0013]
[0014]
[0015] 其中Δ Smas表示逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角的偏差量，APmas、AQma^別表示逆變 器有功和無(wú)功出力的偏差量，A ildqmas、△ VtldtTs和△ LdtTs分別表示濾波器的電感電流、逆 變器的輸出電壓和輸出電流的偏差量，表示電壓控制環(huán)節(jié)中Av cidtTs關(guān)于時(shí)間積分 的偏差量，A ydqmas表示電流控制環(huán)節(jié)中Δ LdtTs關(guān)于時(shí)間積分的偏差量，MiVF_表示 求導(dǎo)數(shù)，AvbDQ=[AvbDQl AvbDQ2…AvbDQm]1"，表不各節(jié)點(diǎn)電壓的偏差量，Δω_ 表示公共坐標(biāo)系的頻率偏差，A comas表示逆變器本地坐標(biāo)系的頻率偏差，AINVmas、B INVmas、 Βω。?、ClNVcjmas和ClNVcmas是系數(shù)矩陣。
[0016] 進(jìn)一步地，對(duì)采用PQ控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型具體為:采用PQ控制的逆 變器包括功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)和LCL濾波器，將每個(gè)環(huán)節(jié)分別建立各自的小干擾動(dòng)態(tài)模型， 合并得到完整的逆變器模型(3)和(4):
[0017]
[0018]
[0019] 式中：AXINVsla=[ Δ cosla APsla AQsla AXPQsla Δ ydqsla Δ ildqsla AV0dqsla Δ i-sla]T，Δ cosla表示逆變器本地坐標(biāo)系的角頻率偏差量，Δ Psla、Δ Qsla分別表示逆變器有 功和無(wú)功出力的偏差量，A ildqsla、△ VtldqslIP △ Ldqsla分別表示濾波器的電感電流、逆變器 的輸出電壓和輸出電流的偏差量，△ XPQsla表不功率外環(huán)中逆變器功率偏差量關(guān)于時(shí)間積分 的偏差量，A γ dqmas表示電流控制環(huán)節(jié)中Δ Ldqmas關(guān)于時(shí)間積分的偏差量，表示Δ XINVsla求導(dǎo)數(shù)，Δ Ssla表不逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角的偏差量，AlNVSla、BlNVSla、 ClNVcjsla和ClNVcsla是系數(shù)矩陣。
[0020] 進(jìn)一步地，根據(jù)模型（1)和(2)以及模型(3)和(4)得到逆變器模塊的小干擾動(dòng)態(tài)模 型(5)和(6):
[0021]
[0022]
[0023] 式中：A xINV= [ Δ xINV1mas Δ xINV2sla …Δ xINVssla]T，表不 Δ χΙΝν求導(dǎo)數(shù)，Δ i〇DQ=[ Ai0DQi Δ i00Q2 ··· A !!^!!!!^^!^^!奶和匚^是系數(shù)矩陣。
[0024] 進(jìn)一步地，對(duì)網(wǎng)絡(luò)模塊建立小干擾動(dòng)態(tài)模型(7):
[0025]
[0026] 式中，Δ ilineDQ= [ Δ ilineDQl Δ ilineDQ2 …Δ iline_]T，表不網(wǎng)絡(luò)中各條線(xiàn)路上流 過(guò)電流的偏差量，表不Δ iiineDQ求導(dǎo)數(shù)，Anet、Binet和B2net是系數(shù)矩陣。
[0027] 進(jìn)一步地，對(duì)負(fù)荷模塊建立小干擾動(dòng)態(tài)模型(8):
[0028]
[0029] 式中，Δ iloadDQ= [ Δ iloadDQl Δ il0adDQ2 …Δ il0adDQp]T，表不流入各負(fù)荷的電流偏 差量，.表不 Δ iloadDQ求導(dǎo)數(shù)，六1。￡1(]、1311。￡^和1321。3(]是系數(shù)矩陣。
[0030] 進(jìn)一步地，將模型（5)和(6)以及模型（7)和(8)的中間代數(shù)變量消去，最后得到微 電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模型(9):
[0031]
[0032]
[0033]
[0034] 式中：Rn表示對(duì)角元素都由虛擬電阻構(gòu)成的對(duì)角矩陣，]\^、]\^、]&。3〇1表示由元素0、 1、和一 1組成的系數(shù)矩陣。
[0035] 進(jìn)一步地，采用特征值分析方法分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性具體為：
[0036] 步驟3.1:輸入微電網(wǎng)系統(tǒng)的各元件參數(shù)和初始條件，根據(jù)系數(shù)矩陣Amg得到主從控 制下孤島型微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模型；
[0037] 步驟3.2:求解系數(shù)矩陣Amg的全部特征根，根據(jù)特征根在復(fù)平面的分布情況，判斷 微電網(wǎng)系統(tǒng)在給定初始條件下的小干擾穩(wěn)定性；
[0038] 步驟3.3:根據(jù)步驟3.2確定微電網(wǎng)系統(tǒng)主導(dǎo)特征根，分析主導(dǎo)特征根對(duì)各狀態(tài)變 量的參與因子，找出影響微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的關(guān)鍵元件和控制環(huán)節(jié)，即微電網(wǎng)系統(tǒng)的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)；
[0039] 步驟3.4:對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)一步分析相關(guān)元件參數(shù)改變時(shí)，主導(dǎo)特征 根在復(fù)平面上的根軌跡圖，分析這些元件參數(shù)變化對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響；
[0040] 步驟3.5:以步驟3.4的分析結(jié)果為理論依據(jù)，得到微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的評(píng) 價(jià)，并根據(jù)實(shí)際需求提出合理的方案，對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的元件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0042] 本發(fā)明針對(duì)特定微電網(wǎng)配置大比例儲(chǔ)能的特點(diǎn)，可靠性高，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，為其設(shè)計(jì) 一種特殊的主從控制方式，其中主電源采用下垂控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的V/f控制，通過(guò)有功和無(wú)功 的功率值，利用下垂系數(shù)給定頻率和電壓的參考值，維持系統(tǒng)頻率和電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)將 系統(tǒng)的輸入變量全部統(tǒng)一為功率。在這種主從控制方式下，忽略電源側(cè)直流母線(xiàn)的動(dòng)態(tài)過(guò) 程，近似看作理想電源，以接口逆變器的控制模型代替微電網(wǎng)系統(tǒng)中各微電源模型，對(duì)每個(gè) 逆變器建立全階的小干擾動(dòng)態(tài)模型，同時(shí)考慮線(xiàn)路和負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性，利用建立的微電網(wǎng) 小干擾穩(wěn)定模型進(jìn)行微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，分析影響微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的主要 參數(shù)，指出微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為微電網(wǎng)系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)化配置提供理論依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 圖1為微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定模型框圖；
[0044] 圖2為微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定模型求解的具體實(shí)現(xiàn)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0046] 參見(jiàn)圖1和圖2,應(yīng)用本發(fā)明所提的大比例儲(chǔ)能配置下的孤島型微電網(wǎng)在主從控制 時(shí)的小干擾穩(wěn)定性分析方法，需要首先獲取微電網(wǎng)系統(tǒng)的元件參數(shù)以及微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行 參數(shù)，包括：
[0047]逆變器的元件參數(shù)；
[0048]微電網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與線(xiàn)路參數(shù)；
[0049]微電網(wǎng)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)的負(fù)荷以及微電源實(shí)時(shí)的有功出力和無(wú)功出力數(shù)據(jù)。
[0050]第1步：獲取逆變器的元件參數(shù)，建立不同控制方式下逆變器的小干擾動(dòng)態(tài)模型， 包括：
[0051 ] 1)建立下垂控制的逆變器的小干擾動(dòng)態(tài)模型，逆變器分為功率控制環(huán)節(jié)、電壓和 電流控制環(huán)節(jié)以及LCL濾波環(huán)節(jié)。功率控制環(huán)芐基于有功和無(wú)功的下垂特性，通過(guò)有功下垂 系數(shù)HipmaIP無(wú)功下垂系數(shù)nqmas對(duì)輸入的有功、無(wú)功變量進(jìn)行調(diào)節(jié)，給定逆變器輸出電壓的幅 值和頻率;電壓和電流控制環(huán)節(jié)可以抑制高頻干擾并且為出口濾波器提供足夠的阻尼;LCL 濾波器用以濾去電壓中的諧波分量。將各環(huán)節(jié)在各自本地坐標(biāo)系上建模，再通過(guò)坐標(biāo)變換， 將各部分合并成統(tǒng)一的逆變器模型。
[0052]
[0053]
[0054] 中Δ Smas表示逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角的偏差量，Δ Pmas、Δ 別表示逆變器 有功和無(wú)功出力的偏差量，A ildqmas、Δ VtldqmaIP Δ LdtTs分別表示濾波器的電感電流、逆變 器的輸出電壓和輸出電流的偏差量
g示電壓控制環(huán)節(jié)中A VtldtTs*于時(shí)間積分的 偏差量，A γ dqmas表示電流控制環(huán)節(jié)中Δ Kas關(guān)于時(shí)間積分的偏差量。MwfZnai'表示Δ MNVmas求導(dǎo)數(shù)。
[0055] Δ VbDQ= [ Δ VbDQl Δ VbDQ2…Δ VbDQm]T，表不各節(jié)點(diǎn)電壓的偏差量，Δ ω com表不公 共坐標(biāo)系的頻率偏差，A COmas表示逆變器本地坐標(biāo)系的頻率偏差，AINVmas、B INVmas、Buccim、 ClNVcjmas和ClNVcmas是系數(shù)矩陣。
[0056] 2)建立PQ控制的逆變器的小干擾動(dòng)態(tài)模型，逆變器分為功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)和LCL 濾波器三部分.其中功率外環(huán)通過(guò)比例系數(shù)和積分系數(shù)配合控制，使逆變器輸出的有功和 無(wú)功功率等于給定的參考值，同時(shí)輸出電流內(nèi)環(huán)控制的參考信號(hào)；電流內(nèi)環(huán)通過(guò)控制參數(shù) 調(diào)節(jié)逆變器注入交流母線(xiàn)的電流;各逆微源變器坐標(biāo)變換所需的角度由鎖相環(huán)提取。對(duì)上 述每個(gè)環(huán)節(jié)分別建立各自的小干擾動(dòng)態(tài)模型，合并得到完整的逆變器模型：
[0057]
[0058]
[0059] 其中：AXINVsla=[ Δ cosla APsla AQsla AXPQsla Δ ydqsla Δ ildqsla AV0dqsla Δ i-sla]T，Δ cosla表示逆變器本地坐標(biāo)系的角頻率偏差量，Δ Psla、Δ Qsla分別表示逆變器有 功和無(wú)功出力的偏差量，A ildqsla、△ VtldqslIP △ Ldqsla分別表示濾波器的電感電流、逆變器 的輸出電壓和輸出電流的偏差量，△ XPQsla表不功率外環(huán)中逆變器功率偏差量關(guān)于時(shí)間積分 的偏差量，A γ dqmas表示電流控制環(huán)節(jié)中Δ LdtTs關(guān)于時(shí)間積分的偏差量。表示Δ XINVsla求導(dǎo)數(shù)。Δ Ssla表不逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角的偏差量，AlNVSla、BlNVSla、 ClNVcjsla和ClNVcsla是系數(shù)矩陣。
[0060] 3)假設(shè)微電網(wǎng)系統(tǒng)中共有s個(gè)微電源，其中一個(gè)微電源作為主電源，采用下垂控 制，用上標(biāo)mas區(qū)分;其余（s-1)個(gè)微電源采用PQ控制，用上標(biāo)sla區(qū)分，各微電源從1到s編 號(hào)，分別建立小干擾動(dòng)態(tài)模型，聯(lián)立得到所有逆變器模塊的小干擾動(dòng)態(tài)模型：
[0061]
[0062]
[0063] 其中，Δ xINV= L Δ xINV1mas Δ xINV2s±a …Δ xINVss±a」1，表不 Δ χΙΝν求導(dǎo)數(shù)。Δ ioDQ =[Δ IoDQl Δ l0DQ2 *** Δ i 0DQm ]τ，Ainv、Binv和Cl是系數(shù)矩陣。
[0064] 第2步：建立網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷模塊的小干擾動(dòng)態(tài)模型，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷都具由RL組成， 考慮網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性，分別建立小干擾動(dòng)態(tài)模型：
[0065] 1)建立微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模塊的小干擾動(dòng)態(tài)模型，由于微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)模小，電氣聯(lián)系 緊密，逆變器的時(shí)間常數(shù)小，網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性會(huì)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。認(rèn)為微電網(wǎng) 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)都由RL組成，對(duì)每一條網(wǎng)絡(luò)支路的微分方程在運(yùn)行點(diǎn)附近線(xiàn)性化，聯(lián)立所有網(wǎng) 絡(luò)支路方程得到微電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的小干擾動(dòng)態(tài)模型：
[0066]

[0069]其中：電流流向?yàn)閺墓?jié)點(diǎn)j流至節(jié)點(diǎn)k。
[0067]式中：Δ ilineDQ= [ Δ ilineDQl Δ ilineDQ2 …Δ iline_]T，表不網(wǎng)絡(luò)中各條線(xiàn)路上流 過(guò)電流的偏差量，沒(méi)表不Δ ilineDQ求導(dǎo)數(shù)。Anet、Binet和B2net是系數(shù)矩陣。式（7)可由式 (7-1)所示的每條網(wǎng)絡(luò)支路的微分方程經(jīng)派克變換后，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)附近線(xiàn)性化后聯(lián)立得 到：
[0068
[0070] 2)建立微電網(wǎng)負(fù)荷模塊的小干擾動(dòng)態(tài)模型，參考網(wǎng)絡(luò)模塊的小干擾建模方法，認(rèn) 為微電網(wǎng)的負(fù)荷為RL負(fù)荷，建立每個(gè)負(fù)荷的微分方程后，在運(yùn)行點(diǎn)附近線(xiàn)性化，聯(lián)立所有負(fù) 荷方程得到微電網(wǎng)負(fù)荷的小干擾動(dòng)態(tài)模型:具體如式(8)所示：
[0071]
[0072] 式中：Δ iloadDQ= [ Δ iloadDQl Δ il0adDQ2 …Δ il0adDQp]T，表不流入各負(fù)荷的電流偏 差量，Aifcaf^表不Δ iloadDQ求導(dǎo)數(shù)。AloahBllcad和B21oad是系數(shù)矩陣。式(8)可由式(8 - 1 )所不 的每個(gè)負(fù)荷的微分方程經(jīng)派克變換后，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)附近線(xiàn)性化后聯(lián)立得到：
[0073]
(8-1)
[0074] 其中：電流流向?yàn)榱魅牍?jié)點(diǎn)i。
[0075] 3)在逆變器模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、負(fù)荷模塊的小干擾動(dòng)態(tài)模型分別建立后，將各模塊方 程聯(lián)立即可得到描述微電網(wǎng)系統(tǒng)的一組微分一代數(shù)方程。為消去其中的代數(shù)變量，在各節(jié) 點(diǎn)與地之間引入一個(gè)相當(dāng)大的虛擬電阻ΓΝ，用ioi表示逆變器流入節(jié)點(diǎn)i的電流，iloadi表示節(jié) 點(diǎn)i流入負(fù)荷的電流，節(jié)點(diǎn)i、j間的支路電流在由i流入j時(shí)用iiiMi，j表示。將各節(jié)點(diǎn)方程在 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)附近線(xiàn)性化后聯(lián)立，分別記Δ ioDQ、Δ iloadDQ、Δ ilineDQ的系數(shù)為MlNV、MNET、Ml〇ad，S
映網(wǎng)絡(luò)拓林桔》.苴由標(biāo)個(gè)拓咗由的TT1麥都由η_ κ和一1鉑成千縣犋至丨丨.
[0076]
[0077] 4)聯(lián)立微源逆變器、網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷方程，代入式(*)消去方程組中的代數(shù)變量，得到 描述微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模型：
[0078]
[0079]
[0080]
[0081] 第3步:將微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模型建立完畢后，可以采用特征值法分析其小 干擾穩(wěn)定性，求解思路如下：
[0082] 1)輸入微電網(wǎng)系統(tǒng)的各元件參數(shù)和初始條件，根據(jù)式（10)中系數(shù)矩陣Amg的表達(dá) 式，得到主從控制下孤島型微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模型。
[0083] 2)求解系數(shù)矩陣Amg的全部特征根，根據(jù)特征根在復(fù)平面的分布情況，判斷微電網(wǎng) 系統(tǒng)在給定初始條件下的小干擾穩(wěn)定性。
[0084] 3)根據(jù)第2)步確定微電網(wǎng)系統(tǒng)主導(dǎo)特征根，分析主導(dǎo)特征根對(duì)各狀態(tài)變量的參與 因子，找出影響微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的關(guān)鍵元件和控制環(huán)節(jié)，即微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0085] 4)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)一步分析相關(guān)元件參數(shù)改變時(shí)，主導(dǎo)特征根在復(fù) 平面上的根軌跡圖，分析這些參數(shù)變化對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響。
[0086] 5)以第4)步的分析結(jié)果為理論依據(jù)，得到微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，并根 據(jù)實(shí)際需求提出合理的方案，對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的元件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
[0087] 微電網(wǎng)系統(tǒng)的元件參數(shù)和初始條件包括：
[0088]元件參數(shù):主電源功率控制環(huán)節(jié)有功下垂系數(shù)mPmas、無(wú)功下垂系數(shù)nq mas;電壓控制 環(huán)節(jié)比例系數(shù)Kpvmas、積分系數(shù)K1Vmas;電流控制環(huán)節(jié)比例系數(shù)Kpc mas、積分系數(shù)K1Cmas5LCL濾波 器電感值/電阻值r/Mi、電容值c/w\耦合電感值Lcmas和耦合電感電阻值r，。其余電 源鎖相環(huán)比例系數(shù)!UslaA分系數(shù)Kasla;功率外環(huán)比例系數(shù)Kp sla^分系數(shù)Kf、電流內(nèi)環(huán) 比例系數(shù)分系數(shù)K1Csla5LCL濾波器電感值X/'電阻值r/'電容值C/ 1、耦合電感值 Usla和耦合電感電阻值Wla。微電網(wǎng)系統(tǒng)虛擬電阻值rN;線(xiàn)路電阻值ri ine3、電抗值Xiine3;負(fù)荷 電阻值ricmd、電抗值Xoad 〇
[0089]初始條件：微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓等級(jí)Vn、額定功率fn。主電源逆變器的輸出電壓 Vodqmas、輸出電流I Odqmas和電感電流I Idqmas ;逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角Smas。從電源 逆變器的輸出電壓Vodqsla、輸出電流Iodq sla和電感電流Ildqsla ;逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo) 系夾角^la。網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)電壓Vbdq、各條線(xiàn)路上流過(guò)電流Ilinf3dq;負(fù)荷的有功功率P和無(wú)功功率 Qo
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，包括W下步驟： 步驟1、對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)采用主從控制策略，主電源采用下垂控制，其余電源采用PQ控制， 并W接口逆變器的控制模型代替微電網(wǎng)系統(tǒng)中各微電源模型； 步驟2、將微電網(wǎng)系統(tǒng)分為逆變器、網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷=個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊分別建立小干擾 動(dòng)態(tài)模型后，合并得到完整的微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定模型； 步驟3、采用特征值分析方法分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，對(duì)逆 變器模塊建立小干擾動(dòng)態(tài)模型包括:對(duì)采用下垂控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型，W及 對(duì)采用PQ控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，對(duì)采 用下垂控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型具體為：下垂控制的逆變器包括功率控制環(huán)節(jié)、 電壓和電流控制環(huán)節(jié)W及LCL濾波環(huán)節(jié)，將各環(huán)節(jié)在各自本地坐標(biāo)系上建模，再通過(guò)坐標(biāo)變 換，將各部分合并為統(tǒng)一的逆變器模型（1)和(2):其中A Smas表示逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角的偏差量，A pmas、A Qmas分別表示 逆變器有功和無(wú)功出力的偏差量，A ildqmas、A VDdqmas和A iDdqmas分別表示濾波器的電感電 流、逆變器的輸出電壓和輸出電流的偏差量，A於/,/K"表示電壓控制環(huán)節(jié)中A VDdqmas關(guān)于時(shí) 間積分的偏差量，A 丫 dqmas表示電流控制環(huán)節(jié)中A iDdqmas關(guān)于時(shí)間積分的偏差量， 表示AXfw^V'求導(dǎo)數(shù)，AvbDQ=[AvbDQlAvbDQ2???AvbDQm]T，表示各節(jié)點(diǎn)電壓的偏差量，A 表示公共坐標(biāo)系的頻率偏差，A ?mas表示逆變器本地坐標(biāo)系的頻率偏差，Alimas、 B INV?as、B U Gc?、CiNVu?…和 CiNVg?3s 是系數(shù)矩陣。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，對(duì)采 用PQ控制的逆變器建立小干擾動(dòng)態(tài)模型具體為:采用PQ控制的逆變器包括功率外環(huán)、電流 內(nèi)環(huán)和LCL濾波器，將每個(gè)環(huán)節(jié)分別建立各自的小干擾動(dòng)態(tài)模型，合并得到完整的逆變器模 型(3)和(4):式中：A XINvSla= [ A "Sia Apsia AQSia A 祉qSU A 丫 dqSia AiidqSia A VodqSla AiodqSla ]T，A ?sla表示逆變器本地坐標(biāo)系的角頻率偏差量，Apsla、AQSla分別表示逆變器有功和無(wú) 功出力的偏差量，A ildqSla、A VndqSla和A indqSla分別表示濾波器的電感電流、逆變器的輸出 電壓和輸出電流的偏差量，A XpgSia表不功率外環(huán)中逆變器功率偏差量關(guān)于時(shí)間積分的偏差 量，A丫dqmas表示電流內(nèi)環(huán)中Ai。dqmas關(guān)于時(shí)間積分的偏差量，么^?,W.Wa表示AxINvSla求導(dǎo)數(shù)， A ^sla表不逆變器本地坐標(biāo)系與參考坐標(biāo)系夾角的偏差量，AiNySla、BiNySla、CiNVc/l嘴CiNVcSla 是系數(shù)矩陣。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，根據(jù) 模型（1)和（2) U及模單^、新4、值至Ih南亦巢賊化的/1、不棘動(dòng)太賊刑（5)和（6):式中：AxINV=[AxINVlmasAxINV2sla…AxINVsSla]T，Ai：,リ表示AxINV求導(dǎo)數(shù)，Ai。DQ = [AioDQi A；Lddq2…^。。13111]了，4歴、8歴和〔臟是系數(shù)矩陣。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，對(duì)網(wǎng) 絡(luò)模塊建立小干擾動(dòng)態(tài)模型(7):式中，A ilineDQ二L A ilineDQl A ilineDQ2…A ilineDQn」，表不網(wǎng)絡(luò)中各余線(xiàn)路上流過(guò)電流 的偏差量，Af',,,。,,,0表不AilineDQ求導(dǎo)數(shù)，ANET、BlNET和B2NET是系數(shù)矩陣。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，對(duì)負(fù) 荷模塊建立小干擾動(dòng)態(tài)模型(8):式中，Ail。a加Q=[Ail。adDQlAil。adDQ2...Ail。a加Qp]T，表示流入各負(fù)荷的電流偏差量， 衷/J、A iloadDQ求T；f*數(shù),Aload、Bll〇ad和BsioadTE系數(shù)矩陣。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，將模 型巧)和(6) W及模型(7)和(8)的中間代數(shù)變量消去，最后得到微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模 型(9):(10) 式中：Rn表不對(duì)角兀素都由虛擬電阻構(gòu)成的對(duì)角矩陣，MlNV、MNET、Ml〇ad表不由兀素0、1、 和一1組成的系數(shù)矩陣。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種孤島型微電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，采用 特征值分析方法分析微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性具體為： 步驟3.1 :輸入微電網(wǎng)系統(tǒng)的各元件參數(shù)和初始條件，根據(jù)系數(shù)矩陣Amg得到主從控制下 孤島型微電網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定模型； 步驟3.2:求解系數(shù)矩陣Amg的全部特征根，根據(jù)特征根在復(fù)平面的分布情況，判斷微電 網(wǎng)系統(tǒng)在給定初始條件下的小干擾穩(wěn)定性； 步驟3.3:根據(jù)步驟3.2確定微電網(wǎng)系統(tǒng)主導(dǎo)特征根，分析主導(dǎo)特征根對(duì)各狀態(tài)變量的 參與因子，找出影響微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的關(guān)鍵元件和控制環(huán)節(jié)，即微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵 環(huán)節(jié)； 步驟3.4:對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)一步分析相關(guān)元件參數(shù)改變時(shí)，主導(dǎo)特征根在 復(fù)平面上的根軌跡圖，分析運(yùn)些元件參數(shù)變化對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響； 步驟3.5: W步驟3.4的分析結(jié)果為理論依據(jù)，得到微電網(wǎng)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，并 根據(jù)實(shí)際需求提出合理的方案，對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的元件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK105914783SQ201610307315
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】王建學(xué), 李爽, 張忠
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)