一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法

本发明属于配电领域，具体涉及一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法。

背景技术：

1、目前，面对分布式电源和直流负荷的高比例接入需求，配电系统正在经历颠覆性变革。交直流混合配电系统兼备交流电网和直流电网各自优势，具有电能变换环节少、损耗低、供电质量高等特点，在兼容大规模分布式电源和直流负荷方面具有独特优势，具有广阔的应用前景。

2、然而，交直流混合配电系统存在显著的稳定性问题：由于系统中的核心装置均为电力电子变换器，弱阻尼低惯性的特性制约其稳定高效运行。且装置拓扑结构、控制策略各异，动态特性的复杂性使其与直流网络的交互机理较为复杂。恒功率负载的存在进一步加剧了这种复杂性，因为其具有阻抗特性，导致在系统发生扰动时，形成增强扰动信号的正反馈，从而降低系统的稳定性。常用的稳定性分析判据虽然可以对系统稳定边界进行定量计算，但往往依赖于复杂的数学模型和计算，且判据本身缺乏与动态过程关键物理量之间的联系，因而难以揭示电力电子变换器与直流网络谐振模态不良交互的物理机制和系统失稳的一般性规律。

3、因此，为了揭示交直流混合配电系统失稳的一般性规律，亟需提出基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其应用无源性理论，将系统稳定性问题重新定义为功率不平衡问题，简化稳定性分析过程，提供一个适用于不同类型电力电子变换器的分析框架，提高交直流混合配电系统的失稳机理分析方法的系统性。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，包括如下步骤：

4、步骤1：根据无源性理论提出基于功率平衡的稳定性判据；

5、步骤2：建立直流侧等效功率模型，用于对交直流混合配电网直流侧进行简化，基于直流侧等效功率模型分析各部分功率分配，根据步骤1的根据无源性理论提出的基于功率平衡的稳定性判据，建立直流侧基于功率平衡的稳定性判据；

6、步骤3：建立考虑交流侧功率传输的等效功率模型，考虑变换器从交流侧到直流侧的功率传输特性，基于交流侧功率传输的等效功率模型分析各部分功率分配，根据步骤1的根据无源性理论提出的基于功率平衡的稳定性判据，建立考虑交流侧功率传输的稳定性判据，与步骤2建立的直流侧等效功率模型共同构成整个交直流混合配电系统的稳定性分析框架。

7、有益效果：

8、1、本发明通过将复杂的系统动态转化为功率平衡问题，简化了稳定性分析的过程，避免了复杂的高阶微分方程求解，使得分析更加直观和易于处理。

9、2、本发明不仅适用于简单的双端交直流混合配电系统，还可以扩展到含有dc-dc变换器的复杂交直流混合配电系统，具有广泛的适用性。

技术特征：

1.一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.根据权利要求2所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，对式(3)求导，即：

4.根据权利要求3所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，所述步骤2包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，所述步骤21包括：

6.根据权利要求4所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，所述步骤22包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，所述步骤3包括：

8.根据权利要求7所述的一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，其特征在于，所述步骤31包括：

技术总结
本发明提供一种基于功率平衡的交直流混合配电系统性能分析方法，属于配电领域，包括：根据无源性理论提出基于功率平衡的稳定性判据；建立直流侧等效功率模型，基于直流侧等效功率模型分析各部分功率分配，根据步骤1的根据无源性理论提出的基于功率平衡的稳定性判据，建立直流侧基于功率平衡的稳定性判据；建立考虑交流侧功率传输的等效功率模型，考虑变换器从交流侧到直流侧的功率传输特性，基于交流侧功率传输的等效功率模型分析各部分功率分配，根据稳定性判据，建立考虑交流侧功率传输的稳定性判据，与直流侧等效功率模型共同构成整个交直流混合配电系统的稳定性分析框架。本发明提高交直流混合配电系统的失稳机理分析方法的系统性。

技术研发人员：邓卫,柯海珊,毛馨,张学,裴玮
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30