基于混合势函数法的并网型直流微电网大扰动稳定性分析

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作者 武颖 徐永海 +1 位作者 王莹鑫 陈林 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期44-55,共12页

“双高”背景下的直流微电网呈现出非线性强、抗扰性差等特征,导致微电网在遭受大扰动时易产生电压大范围波动、失稳等问题,严重影响其安全稳定运行。为此,针对并网型直流微电网模型,提出基于混合势函数法的系统大扰动稳定性判据,并从... “双高”背景下的直流微电网呈现出非线性强、抗扰性差等特征,导致微电网在遭受大扰动时易产生电压大范围波动、失稳等问题,严重影响其安全稳定运行。为此,针对并网型直流微电网模型,提出基于混合势函数法的系统大扰动稳定性判据,并从推导过程、基本原理的角度分析其稳定性判据保守性产生的机理;针对大、小扰动稳定性的关联,对比基于混合势函数法的大扰动稳定性判据与基于Lyapunov间接法的小扰动稳定性判据,并对稳定性判据的有效性进行验证。然后,分析系统参数、线路故障等因素对系统大扰动稳定性的影响及其作用机理,为设计电压源换流器(voltage source converter,VSC)控制参数与主电路参数、确定系统稳定运行区域提供理论依据。最后,通过电磁暂态仿真验证分析的有效性。 展开更多

关键词 直流微电网 大扰动稳定性 混合势函数法 Lyapunov间接法 VSC

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考虑负载均衡的配电台区柔性互联系统大扰动稳定性分析 被引量：2

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作者 宁昕 季宇 +5 位作者 邵瑶 于淼 吴鸣 徐旖旎 熊雄 黄鹭鹭 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期3-9,34,共8页

柔性互联系统具有潮流控制灵活、供电可靠性高等优点,已逐渐成为提升配电台区供电水平的解决方案。为应对当前配电台区难以扩容,无法有效利用台区容量等问题,提出了考虑负载均衡的直流电压-交流源功率(vdc-Pgrid)下垂控制策略,使正常运... 柔性互联系统具有潮流控制灵活、供电可靠性高等优点,已逐渐成为提升配电台区供电水平的解决方案。为应对当前配电台区难以扩容,无法有效利用台区容量等问题,提出了考虑负载均衡的直流电压-交流源功率(vdc-Pgrid)下垂控制策略,使正常运行时各台区交流源出力均衡。将台区等效为受控电流源,建立了系统的简化电路模型。基于混合势函数理论分析了直流母线接入恒功率负载时系统的大扰动稳定性,并得到系统的稳定判据。通过硬件在环实验,验证了所提控制策略的有效性和所得稳定判据的准确性。 展开更多

关键词 柔性互联系统 负载均衡 恒功率负载 混合势函数 大扰动稳定性

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基于混合势函数的下垂控制直流微电网大扰动稳定性分析 被引量：23

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作者 厉泽坤 孔力 +2 位作者 裴玮 叶华 邓卫 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期3725-3734,共10页

作为未来交直流混合配电网的重要组成部分,直流微电网的稳定性对配电网的安全运行至关重要。混合势函数作为一种非线性电路大扰动稳定性分析的有效工具,已被应用在带恒功率负载的级联系统等方向,但对于含有多个电源的下垂控制直流微电... 作为未来交直流混合配电网的重要组成部分,直流微电网的稳定性对配电网的安全运行至关重要。混合势函数作为一种非线性电路大扰动稳定性分析的有效工具,已被应用在带恒功率负载的级联系统等方向,但对于含有多个电源的下垂控制直流微电网的稳定性分析则较少涉及。研究了包含VSC和双向非隔离型DC-DC变流器,负荷为恒功率负载的直流微电网的大扰动稳定性。首先,通过对一简单系统应用混合势函数进行理论分析,发现若直接应用混合势函数理论,会导致所求的稳定性判据有较大误差。针对这一问题,提出了一种基于混合势函数理论,适用于下垂控制系统的稳定性判据推导方法,并得出了直流微电网的稳定性判据。该判据表明,下垂控制的直流微电网的大扰动稳定性与各变流器系统参数和各电源输出功率占负载功率比例均有关联。仿真验证了所提方法和稳定性判据的准确性。 展开更多

关键词 直流微电网 恒功率负载 混合势函数 大扰动稳定性 下垂控制

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基于改进下垂控制的直流微电网大扰动稳定性分析 被引量：7

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作者 王浩 陈纪凯 +3 位作者 李斌 张国澎 韦延方 王晓卫 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期1-11,共11页

针对含恒功率负荷的改进下垂控制直流微电网系统大扰动稳定问题,本文基于混合势函数理论,提出一种适用于改进下垂控制的直流微电网系统稳定性判据推导方法。通过推导得到稳定性判据,给出恒功率负荷稳定运行边界和储能变换器下垂系数及... 针对含恒功率负荷的改进下垂控制直流微电网系统大扰动稳定问题,本文基于混合势函数理论,提出一种适用于改进下垂控制的直流微电网系统稳定性判据推导方法。通过推导得到稳定性判据,给出恒功率负荷稳定运行边界和储能变换器下垂系数及幂指数的取值上界。该判据能够良好地反映改进下垂控制的直流微电网系统大扰动稳定性与储能变换器下垂系数及幂指数取值间的关联,为系统控制参数的选取提供了重要参考。仿真验证了所提方法和稳定性判据的正确性。 展开更多

关键词 直流微电网 SOC幂指数下垂控制 混合势函数 大扰动稳定性 恒功率负荷

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基于李雅普诺夫函数的带锁相环的VSC大扰动稳定性判据 被引量：9

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作者 李宇骏 华凤林 +2 位作者 陆艺源 张谦 杜正春 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期46-54,共9页

对于带锁相环的并网VSC大扰动稳定性问题,首先依据VSC的内环电流控制和外环功率控制响应速度差异得到简化二阶非线性模型,然后分别定义了两个李雅普诺夫函数。第一个李雅普诺夫函数具有清晰的动能和势能概念,但推导的稳定域较小,第二个... 对于带锁相环的并网VSC大扰动稳定性问题,首先依据VSC的内环电流控制和外环功率控制响应速度差异得到简化二阶非线性模型,然后分别定义了两个李雅普诺夫函数。第一个李雅普诺夫函数具有清晰的动能和势能概念,但推导的稳定域较小,第二个李雅普诺夫函数推导的稳定域较大但缺乏清晰的物理概念。最后结合这两个李雅普诺夫函数,得到实用的稳定性判据,兼具明确的物理意义和较宽的稳定域。如果在系统最后一次动作时已知锁相环状态量,则可以预测系统稳定性。仿真结果验证了该判据的正确性。 展开更多

关键词 并网VSC 锁相环 大扰动稳定性 LYAPUNOV函数

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外环限幅对VSC并网系统大扰动稳定性的影响研究 被引量：2

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作者 王一鸣 孙华东 +3 位作者 徐式蕴 沈沉 毕经天 刘新元 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第23期9114-9126,共13页

以电压源型逆变器(voltage source converter,VSC)为并网接口的新能源发电设备在电力系统中的占比日益提高,现有VSC并网系统大扰动稳定性的研究,往往只关注于锁相环及其他控制环节特性,而未考虑非线性限幅环节及其对稳定性的约束作用。... 以电压源型逆变器(voltage source converter,VSC)为并网接口的新能源发电设备在电力系统中的占比日益提高,现有VSC并网系统大扰动稳定性的研究,往往只关注于锁相环及其他控制环节特性,而未考虑非线性限幅环节及其对稳定性的约束作用。针对上述问题,该文以VSC并网系统的外环控制及其限幅环节为研究对象,首先建立以电流分量为状态变量的简化模型,分析控制外环平衡点的存在性;其次,基于Poincaré定理和Lyapunov第二定理证明运行点总于固定切出点脱离限幅约束及其确定性条件,揭示大扰动后含外环限幅VSC并网系统注入电网功率与指令值不一致的机理;再次,提出计及设备安全性和稳定性的限幅策略改进原则,并设计基于C-UCE的外环限幅改进策略;最后,基于实际VSC并网系统算例验证该文改进策略的有效性。 展开更多

关键词 VSC并网系统 大扰动稳定性 外环限幅 固定切出点 改进限幅策略

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计及柔直系统多控制环节影响的受端电网暂态功角稳定性分析

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作者 辛业春 唐永明 +2 位作者 江守其 李成钢 董洪达 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第6期1-10,共10页

柔性直流输电是大规模新能源发电联网外送的有效手段,当受端电网柔性直流输电的比例提高,其低惯性、弱支撑的特性导致系统中同步发电机的暂态功角稳定性受到影响。为此,提出了计及柔直系统多控制环节影响的受端电网暂态功角稳定性分析... 柔性直流输电是大规模新能源发电联网外送的有效手段,当受端电网柔性直流输电的比例提高,其低惯性、弱支撑的特性导致系统中同步发电机的暂态功角稳定性受到影响。为此,提出了计及柔直系统多控制环节影响的受端电网暂态功角稳定性分析方法。首先,分析了受端换流站与同步发电机并联系统的功率交互特性,建立了计及外环控制与限幅环节影响的柔直系统动态分析模型,揭示了两者交互作用对同步机暂态功角稳定的影响机理;其次,基于相平面法和空间矢量图法,分析了同步机阻尼系数和惯量系数、柔直系统多控制环节及参数对受端电网暂态功角稳定性的影响规律;最后,基于实时数字仿真平台构建了柔直与同步机并联系统的仿真模型。仿真结果表明,所建立的模型能准确表现出模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)输出电流与同步发电机(synchronous generator SG)功角的动态响应特性,验证了所提方法在复杂工况下的有效性,为含高比例柔直系统的受端电网稳定性评估提供了精确分析工具。 展开更多

关键词 柔性直流输电 同步发电机 大扰动稳定性 功率外环 相平面法

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计及全域同步稳定性的并网变换器电压前馈时间常数选取方法

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作者 刘牧阳 陈永平 +1 位作者 陈俊儒 司文佳 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第14期87-98,共12页

通过在电流控制环中附加电压前馈控制,可以提高并网变换器的同步稳定性。然而,电压前馈控制的时间常数取值会极大地影响并网变换器的大扰动和小扰动同步稳定性。文中在确保并网变换器全域同步稳定性的情况下,研究了电压前馈控制时间常... 通过在电流控制环中附加电压前馈控制,可以提高并网变换器的同步稳定性。然而,电压前馈控制的时间常数取值会极大地影响并网变换器的大扰动和小扰动同步稳定性。文中在确保并网变换器全域同步稳定性的情况下,研究了电压前馈控制时间常数的选取方法。首先,通过构建考虑电压前馈控制的并网变换器大信号暂态模型,研究了电压前馈时间常数对并网变换器大扰动同步稳定性的影响机理。其次,通过构建并网变换器的序阻抗模型,分析时间常数对并网变换器小扰动稳定性的影响。然后,综合考虑电压前馈时间常数对变换器大扰动和小扰动同步稳定性的影响,从而明确电压前馈时间常数的选取方法。最后,通过在StarSim半实物平台构建仿真模型,验证了理论分析和选取方法的正确性。 展开更多

关键词 并网变换器 跟网型变换器 同步稳定性 电压前馈时间常数 大扰动稳定性 小扰动稳定性 序阻抗模型

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交直流混联系统稳定性分析研究综述 被引量：11

9

作者 刘垚 孔力 +1 位作者 邓卫 裴玮 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2020年第9期36-47,共12页

交直流混联系统的发展使其稳定性问题日益重要。文章首先阐述了交直流混联系统的常见结构和特点,然后归纳了交直流混联系统的典型运行特征和稳定性问题。分别总结了交直流混联系统小扰动稳定性问题和大扰动稳定性问题的主要研究内容和... 交直流混联系统的发展使其稳定性问题日益重要。文章首先阐述了交直流混联系统的常见结构和特点,然后归纳了交直流混联系统的典型运行特征和稳定性问题。分别总结了交直流混联系统小扰动稳定性问题和大扰动稳定性问题的主要研究内容和分析方法,讨论了国内外研究现状、目前研究存在的问题以及发展趋势。最后指出了当前稳定性分析研究的主要挑战。 展开更多

关键词 交直流混联电力系统 柔性直流 小扰动稳定性分析 大扰动稳定性分析

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含恒功率负载的直流微网稳定性分析 被引量：9

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作者 刘海涛 熊雄 +2 位作者 徐旖旎 张海 邵瑶 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期42-49,共8页

直流微网中的一类功率变换器表现为恒功率特性,电压变化时呈现负阻抗特性,极易引起母线电压振荡甚至崩溃。为此,以含恒功率负载直流微网为研究对象。首先,分析了直流微网系统存在静态工作点的条件,并在此基础上,利用李雅普诺夫稳定性第... 直流微网中的一类功率变换器表现为恒功率特性,电压变化时呈现负阻抗特性,极易引起母线电压振荡甚至崩溃。为此,以含恒功率负载直流微网为研究对象。首先,分析了直流微网系统存在静态工作点的条件,并在此基础上,利用李雅普诺夫稳定性第一定理分析了系统的小扰动稳定性。然后,基于混合势函数理论并结合LaSalle不变集定理,分析了系统的大扰动稳定性,得到了系统静态稳定和小扰动稳定的解析判据,并且得到了系统平衡点的估计吸引域,为直流微网系统的设计提供了参考依据。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件验证了所得稳定性判据和估计吸引域的正确性。 展开更多

关键词 直流微网 静态稳定分析 小扰动稳定分析 大扰动稳定性分析 混合势函数 估计吸引域 恒功率负荷

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直流微电网大扰动稳定判据及关键因素分析 被引量：25

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作者 厉泽坤 孔力 裴玮 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3993-4002,共10页

混合势函数理论可以给出解析形式的大扰动稳定性判据,是非线性系统大扰动稳定性分析的有效工具。该文以直流微电网为研究对象,建立了并网电压源换流器为主电源时,系统的混合势函数模型,推导了考虑电压环输出限幅下系统的大扰动稳定性判... 混合势函数理论可以给出解析形式的大扰动稳定性判据,是非线性系统大扰动稳定性分析的有效工具。该文以直流微电网为研究对象,建立了并网电压源换流器为主电源时,系统的混合势函数模型,推导了考虑电压环输出限幅下系统的大扰动稳定性判据。基于该判据和李雅普诺夫方法,首先分析了负载类型对系统大扰动稳定性的影响。然后分析了物理参数和控制参数对系统稳定边界的影响,以及稳定性判据和系统暂态振荡次数的关系。基于暂态过程的能量守恒,给出了使得稳定性判据成立的电容极值估算方法,探讨了电压环输出限幅对电容极值的影响,分析了电容对系统稳定性、暂态振荡次数和响应速度的影响。最后,通过电磁暂态仿真验证了稳定性判据的准确性。 展开更多

关键词 直流微电网 电压源换流器 混合势函数 大扰动稳定性分析 电流限幅

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AC/DC并联输电系统大扰动短期电压稳定PDSR 被引量：2

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作者 余贻鑫 王春成 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2007年第5期1-7,13,共8页

通过对典型交直流并联输电系统的仿真研究发现,在给定事故、直流功率及控制方式下,在发电机节点有功功率和电压幅值、负荷节点有功和无功功率以及直流传输有功功率的决策空间上,保证交直流并联输电系统大扰动短期电压稳定性的实用动态... 通过对典型交直流并联输电系统的仿真研究发现,在给定事故、直流功率及控制方式下,在发电机节点有功功率和电压幅值、负荷节点有功和无功功率以及直流传输有功功率的决策空间上,保证交直流并联输电系统大扰动短期电压稳定性的实用动态安全域(practical dynamic security regions,PDSR),在较大范围内仍可由描述各节点注入上、下限的垂直于坐标轴的平面、极少数几个分别对应于不同失稳模态的描述大扰动短期电压稳定性的临界超平面和平衡节点所对应的约束面围成。同时发现:当采用整流侧定电流和逆变侧定电压控制方式时,或者低压限流器的参数VL取值较大时,PDSR将扩大;当直流传输功率的不同、直流定功率控制(功率值不变)测控点选择不同和负荷中感应电动机所占的比例不同时,PDSR临界超平面具有平移性质。 展开更多

关键词 交直流并联输电系统 实用动态安全域 大扰动短期电压稳定性

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