一种光储直流微网建模方法

1.本发明涉及光储直流微网领域，提供了一种光储直流微网建模方法。


背景技术：

2.近年来，随着清洁的可再生能源技术的快速发展，同时为了提高能源利用率和供电质量的可靠性，微网应运而生。直流微网相对于交流微网，系统更加简单灵活，成本和损耗更低，易于协调控制。因此，对于光储直流微网系统，分析其稳定性是十分有必要的。目前，光储直流微网系统中变换器种类和数量都较多，并且每个变换器一般都是先单独设计，然后再一起连接成直流微网系统，因此连接后的变换器之间都存在着相互的影响，这些都将直接影响到整个光储直流微网系统的稳定性。为此，很多专家学者在研究整个直流微网系统的稳定性时，对于光储直流微网建模都给出了自己的一些方法：
3.题为“直流微电网母线电压分级控制与小信号稳定性分析”，(西安理工大学，2019年)的文章推导了光储直流微网系统的阻抗模型，然而文章中的光储直流微网系统中并没有直流模拟电网部分，从而没有直流模拟电网阻抗建模部分，后续将无法分析直流模拟电网部分对整个光储直流微网系统的稳定性影响。
4.题为“直流微电网稳定性分析及阻尼控制方法研究”，(《中国电机工程学报》2016年第36卷第4期927
‑
936)的文章推导了直流微网系统的小信号模型，从而建立整个系统的状态空间模型，利用特征值分析法分析系统稳定性，并非是建立阻抗模型。状态空间模型依赖于整个微网系统完整性和确定性，一旦系统中的某个单元发生了改变，那么就需要对整个微网系统重新进行建模，而阻抗建模只需要对改变的单元进行重新建模就行，相比于状态空间法，更加方便简单。
5.题为“光储型直流微电网稳定性分析及实验研究”(电子科技大学，2020年)的文章建立的是光储直流微网的状态空间模型来分析整个系统的稳定性，同时此文章提到的整个光储直流微网的系统拓扑与本文中的系统拓扑也不完全一样。
6.综上所述，在分析光储直流微网系统稳定性中，目前考虑建立阻抗模型的并不多，而且从直流侧对直流微网直流模拟电网进行阻抗建模的更是涉及甚少，而这对于进一步研究整个光储直流微网系统稳定性具有十分重要的意义。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题为克服上述各种技术方案的局限性，针对考虑光储直流微网系统，提供一种光储直流微网建模方法。
8.本发明的目的是这样实现的。本发明提供了一种光储直流微网建模方法，所述光储直流微网的拓扑结构包括光伏变换器结构、储能变换器结构和直流模拟电网结构；所述光伏变换器结构包含了光伏变换器光伏电池pv、光伏变换器输入侧电容c
pv
、光伏变换器电感l
pv
、光伏变换器二极管vd
pv
、光伏变换器三极管s
pv
和光伏变换器输出侧电容c
dcpv
；所述储能变换器结构包括储能变换器储能电池battery、储能变换器输入侧电容c
b1
、储能变换器电
感l
b
、储能变换器boost三极管s
b1
、储能变换器buck三极管s
b2
和储能变换器输出侧电容c
b2
；所述直流模拟电网结构包括直流模拟电网直流侧电容c
dcg
、直流模拟电网二电平三桥臂逆变器m、直流模拟电网桥臂侧三相电感l1，直流模拟电网三相滤波电容c
f
，直流模拟电网网侧三相电感l2、直流模拟电网三相电网阻抗l
g
和直流模拟电网三相交流电网e；光伏变换器输出侧电容c
dcpv
、储能变换器输出侧电容c
b2
、直流模拟电网直流侧电容c
dcg
三者并联；
9.所述光储直流微网建模方法包括建立直流微网光伏变换器阻抗模型、建立直流微网储能变换器阻抗模型和建立直流微网直流模拟电网阻抗模型，具体步骤如下：
10.步骤1，建立直流微网光伏变换器阻抗模型，包括采样和建模，具体过程如下：
11.步骤1.1，通过采集得到光伏变换器光伏电池输出电流i
pv
、光伏变换器电感电流i
lpv
、光伏变换器输入侧电容电压u
cpv
、光伏变换器输出侧电容电压u
dcpv
、光伏变换器输出侧电流i
dcpv
；
12.步骤1.2，建立直流微网光伏变换器主电路数学模型，表达式如下：
[0013][0014]
式中：为光伏变换器光伏电池输出电流i
pv
稳态工作点的小信号分量，i
lpv
为光伏变换器电感电流i
lpv
稳态工作点的直流分量，为光伏变换器电感电流i
lpv
稳态工作点的小信号分量，为光伏变换器输入侧电容电压u
cpv
稳态工作点的小信号分量，u
dcpv
为光伏变换器输出侧电容电压u
dcpv
稳态工作点的直流分量，为光伏变换器输出侧电容电压u
dcpv
稳态工作点的小信号分量，为光伏变换器输出侧电流i
dcpv
稳态工作点的小信号分量，d
pv
为光伏变换器开环占空比d
pv
稳态工作点的直流分量，为光伏变换器开环占空比d
pv
稳态工作点的小信号分量，s为拉普拉斯算子；
[0015]
步骤1.3，建立直流微网光伏变换器开环阻抗模型，表达式如下：
[0016][0017]
式中：z
opv
为光伏变换器开环阻抗；
[0018]
步骤1.4，建立直流微网光伏变换器电压外环数学模型，表达式如下：
[0019][0020]
式中：为光伏变换器mppt控制电压指令u
pvref
稳态工作点的小信号分量，为光伏变换器电流指令小信号分量；k
pupv
为光伏变换器电压外环比例系数，k
iupv
为光伏变换器电压外环积分系数；
[0021]
步骤1.5，建立直流微网光伏变换器电流内环数学模型，表达式如下：
[0022][0023]
式中：k
pipv
为光伏变换器电流内环比例系数，k
iipv
为光伏变换器电流内环积分系
数，为光伏变换器闭环占空比控制信号；
[0024]
步骤1.6，建立直流微网光伏变换器闭环阻抗模型，表达式：
[0025][0026]
其中：
[0027]
z
ocpv
为光伏变换器闭环阻抗；
[0028]
g
ipv
为光伏变换器电流环传递函数，g
upv
为光伏变换器电压环传递函数，g
udpv
为光伏变换器占空比与母线电压间传递函数，g
idpv
为光伏变换器占空比与电感电流间传递函数，g
uipv
为光伏变换器母线电流与光伏电池电压间传递函数，g
iipv
为光伏变换器母线电流与电感电流间传递函数，t
udpv
为光伏变换器占空比与光伏电池电压间传递函数，表达式分别如下：
[0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036]
步骤2，建立直流微网储能变换器阻抗模型，包括采样和建模，具体过程如下：
[0037]
步骤2.1，通过采集得到直流微网储能变换器储能电池输出电流i
b
、直流微网储能变换器电感电流i
lb
、直流微网储能变换器输入侧电容电压u
cb
、直流微网储能变换器输出侧电容电压u
dcb
、直流微网储能变换器输出侧电流i
dcb
；
[0038]
步骤2.2，建立直流微网储能变换器主电路数学模型，表达式如下：
[0039][0040]
式中：为储能变换器储能电池输出电流i
b
稳态工作点的小信号分量，i
lb
为储能变换器电感电流i
lb
稳态工作点的直流分量，为储能变换器电感电流i
lb
稳态工作点的小信
号分量，为储能变换器输入侧电容电压u
b
稳态工作点的小信号分量，u
dcb
为储能变换器输出侧电容电压u
dcb
稳态工作点的直流分量，为储能变换器输出侧电容电压u
dcb
稳态工作点的小信号分量，为储能变换器输出侧电流i
dcb
稳态工作点的小信号分量，d
b
为储能变换器开环占空比d
b
稳态工作点的直流分量，为储能变换器开环占空比d
b
稳态工作点的小信号分量；
[0041]
步骤2.3，建立直流微网储能变换器开环阻抗模型，表达式如下：
[0042][0043]
式中：z
ob
为储能变换器开环阻抗；
[0044]
步骤2.4，建立直流微网储能变换器电流内环数学模型，具体如下所示：
[0045][0046]
式中：k
pib
为光伏变换器电流内环比例系数，k
iib
为光伏变换器电流内环积分系数，为储能变换器闭环占空比控制信号，为储能变换器电流指令小信号分量；
[0047]
步骤2.5，建立直流微网储能变换器闭环阻抗模型，表达式如下：
[0048][0049]
其中：
[0050]
z
ocb
为储能变换器闭环阻抗；
[0051]
g
ib
为储能变换器电流环传递函数，g
iib
为储能变换器母线电流与电感电流间传递函数，g
idb
为储能变换器占空比与电感电流间传递函数，g
udb
为储能变换器占空比与母线电压间传递函数，其表达式分别如下：
[0052][0053][0054][0055][0056]
步骤3，建立直流微网直流模拟电网阻抗模型，包括采样、坐标变换和建模，具体过程如下：
[0057]
步骤3.1，通过采集得到的直流微网直流模拟电网桥臂侧三相电感电流i
1a
，i
1b
，i
1c
、直流微网直流模拟电网网侧三相电感电流i
2a
，i
2b
，i
2c
、直流微网直流模拟电网三相滤波电容电压v
cfa
，v
cfb
，v
cfc
、直流微网直流模拟电网三相交流电网电压e
a
，e
b
，e
c
、直流微网直流模拟电网桥臂侧三相输出电压v
inva
，v
invb
，v
invc
、直流微网直流模拟电网直流侧电容电压u
cdcg
；
[0058]
对直流模拟电网桥臂侧三相电感电流i
1a
，i
1b
，i
1c
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网桥臂侧三相电感电流dq分量i
1d
，i
1q
，对直流模拟电网网侧三相电感电流i
2a
，i
2b
，i
2c
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2d
，i
2q
，对直流模拟电网三相滤波电容电压v
cfa
，v
cfb
，v
cfc
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网三相滤波电容电压dq分量v
cfd
，v
cfq
，对直流模拟电网三相交流电网电压e
a
，e
b
，e
c
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网三相交流电网电压dq分量e
d
，e
q
，对直流模拟电网桥臂侧三相输出电压v
inva
，v
invb
，v
invc
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网桥臂侧三相输出电压dq分量v
invd
，v
invq
；
[0059]
步骤3.2，建立直流微网光直流模拟电网主电路数学模型，表达式如下：
[0060][0061][0062][0063]
式中：为直流模拟电网桥臂侧三相输出电压dq分量v
invd
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网桥臂侧三相输出电压dq分量v
invq
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网桥臂侧三相电感电流dq分量i
1d
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网桥臂侧三相电感电流dq分量i
1q
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相滤波电容电压dq分量v
cfd
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相滤波电容电压dq分量v
cfq
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2d
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2q
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相交流电网电压dq分量e
d
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相交流电网电压dq分量e
q
稳态工作点的小信号分量，w为直流模拟电网角频率；
[0064]
步骤3.3，建立直流微网光伏变换器d轴电压外环数学模型，表达式如下：
[0065][0066]
式中：为直流模拟电网直流侧给定电压u
dcgref
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网直流侧电容电压u
dcg
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网电流指令，k
pug
为直流模拟电网电压外环比例系数，k
iug
为直流模拟电网电压外环积分系数；
[0067]
步骤3.4，建立直流微网直流模拟电网d轴电流内环数学模型，表达式如下：
[0068]
[0069]
式中：k
pig
为直流模拟电网电流内环比例系数，k
iig
为直流模拟电网电流内环积分系数，为直流模拟电网d轴闭环占空比控制信号；
[0070]
步骤3.5，建立直流微网直流模拟电网d轴闭环阻抗模型，表达式如下：
[0071][0072]
其中：
[0073]
z
dcgd
为直流模拟电网闭环阻抗，u
pccd
为直流模拟电网并网点电压d轴分量，u
dcg
为直流模拟电网直流侧稳态工作点电压，i
dcg
为直流模拟电网直流侧稳态工作点电流，l
2d
为直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2d
稳态工作点的直流分量；
[0074]
g
igd
为直流模拟电网电流环传递函数，g
invd
为直流模拟电网逆变器传递函数，g
ugd
为直流模拟电网电压环传递函数，其表达式分别如下：
[0075]
g
invd
＝1
[0076][0077][0078]
步骤4，上述步骤1、步骤2、步骤3中建立的闭环阻抗模型的组合即光储直流直流微网的闭环阻抗模型。
[0079]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0080]
1、现今在分析光储直流微网系统稳定性中，对整个光储直流微网建立阻抗模型的并不多，尤其是从直流侧对直流模拟电网建立阻抗模型，而且阻抗模型相比于另一种状态空间模型包容性更强，本发明提出的一种光储直流微网阻抗模型对于进一步研究整个光储直流微网系统稳定性具有十分重要的意义。
[0081]
2、本发明提出一种光储直流微网建模方法较为简单，实现了进一步将阻抗模型应用到直流微网系统稳定性分析领域，让后续的光储直流微网稳定性分析难度降低，更加容易实现。
附图说明
[0082]
图1是本发明实施例中光储直流微网的拓扑结构。
[0083]
图2是本发明实施例中的光伏控制框图。
[0084]
图3是本发明实施例中的储能恒流充放电控制框图。
[0085]
图4是本发明实施例的直流模拟电网d轴控制框图。
[0086]
图5是本发明光储直流微网稳定性分析的bode图。
具体实施方式
[0087]
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
[0088]
本发明实施例中的光储直流微网的拓扑结构如图1所示。由图1可见，所述光储直流微网的拓扑结构包括光伏变换器结构、储能变换器结构和直流模拟电网结构。
[0089]
所述光伏变换器结构包含了光伏变换器光伏电池pv、光伏变换器输入侧电容c
pv
、光伏变换器电感l
pv
、光伏变换器二极管vd
pv
、光伏变换器三极管s
pv
和光伏变换器输出侧电容c
dcpy
。所述储能变换器结构包括储能变换器储能电池battery、储能变换器输入侧电容c
b1
、储能变换器电感l
b
、储能变换器boost三极管s
b1
、储能变换器buck三极管s
b2
和储能变换器输出侧电容c
b2
。所述直流模拟电网结构包括直流模拟电网直流侧电容c
dcg
、直流模拟电网二电平三桥臂逆变器m、直流模拟电网桥臂侧三相电感l1，直流模拟电网三相滤波电容c
f
，直流模拟电网网侧三相电感l2、直流模拟电网三相电网阻抗l
g
和直流模拟电网三相交流电网e。光伏变换器输出侧电容c
dcpv
、储能变换器输出侧电容c
b2
、直流模拟电网直流侧电容c
dcg
三者并联。
[0090]
从图1可见，在本实施例中，所述光伏变换器结构中各个部分的具体连接为：光伏变换器光伏电池pv的输出端包括光伏电池输出直流正母线和光伏电池输出直流负母线，光伏变换器输入侧电容c
pv
，的一端接光伏电池输出直流正母线、另一端接光伏电池输出直流负母线，光伏电池输出直流正母线与光伏变换器电感l
pv
串联后与光伏变换器二极管vd
pv
串联，光伏变换器三极管s
pv
的一端接在光伏变换器电感l
pv
与光伏变换器二极管vd
pv
之间，另一端接光伏电池输出直流负母线，光伏变换器输出侧电容c
dcpv
的一端接在光伏变换器二极管vd
pv
，后，另一端接光伏电池输出直流负母线。
[0091]
从图1可见，在本实施例中，所述储能变换器结构各个部分的具体连接为：储能变换器储能电池battery的输出端包括储能电池输出直流正母线和储能电池输出直流负母线，储能变换器输入侧电容c
b1
的一端接储能电池输出直流正母线、另一端接储能电池输出直流负母线，储能电池输出直流正母线与储能变换器电感l
b
串联后与储能变换器buck三极管s
b2
串联，储能变换器boost三极管s
b1
的一端接在储能变换器电感l
b
与储能变换器buck三极管s
b2
之间，另一端接储能电池输出直流负母线，储能变换器输出侧电容c
b2
的一端接在储能变换器buck三极管后，另一端接储能电池输出直流负母线。
[0092]
从图1可见，在本实施例中，所述直流模拟电网结构各个部分的具体连接为：直流模拟电网三相交流电网e与直流模拟电网三相电网阻抗l
g
串联，直流模拟电网三相电网阻抗l
g
与直流模拟电网网侧三相电感l2串联，直流模拟电网网侧三相电感l2与直流模拟电网桥臂侧三相电感l1串联，直流模拟电网三相滤波电容c
f
呈星型连接方式接入直流模拟电网桥臂侧三相电感l1与直流模拟电网网侧三相电感l2之间，直流模拟电网桥臂侧三相电感l1的另一端与直流模拟电网二电平三桥臂逆变器m的一端连接，直流模拟电网二电平三桥臂逆变器m的另一端与直流模拟电网直流侧电容c
dcg
并联。
[0093]
本发明实施时有关的电气参数设置如下：
[0094]
光伏变换器电感l
pv
＝0.6mh，光伏变换器输入侧电容c
pv
＝10uf，光伏变换器输出侧电容c
dcpv
＝200uf。储能变换器电感l
b
＝5mh，储能变换器输入侧电容c
b1
＝200uf，储能变换器输出侧电容c
b2
＝200uf。直流模拟电网桥臂侧三相电感l1＝0.6mh，直流模拟电网三相滤波电容c
f
＝6.7uf，直流模拟电网网侧三相电感l2＝0.001mh，直流模拟电网三相电网阻抗l
g
＝0.66mh。
[0095]
图2是本发明实施例中的光伏控制框图，图3是本发明实施例中的储能恒流充放电控制框图，图4是本发明实施例的直流模拟电网d轴控制框图。由图2
‑
4可见，本发明提供的一种光储直流微网建模方法，包括建立直流微网光伏变换器阻抗模型、建立直流微网储能
变换器阻抗模型和建立直流微网直流模拟电网阻抗模型，具体步骤如下：
[0096]
步骤1，建立直流微网光伏变换器阻抗模型，包括采样和建模，具体过程如下：
[0097]
步骤1.1，通过采集得到光伏变换器光伏电池输出电流i
pv
、光伏变换器电感电流i
lpv
、光伏变换器输入侧电容电压u
cpv
、光伏变换器输出侧电容电压u
dcpv
、光伏变换器输出侧电流i
dcpv
；
[0098]
步骤1.2，建立直流微网光伏变换器主电路数学模型，表达式如下：
[0099][0100]
式中：为光伏变换器光伏电池输出电流i
pv
稳态工作点的小信号分量，i
lpv
为光伏变换器电感电流i
lpv
稳态工作点的直流分量，为光伏变换器电感电流i
lpv
稳态工作点的小信号分量，为光伏变换器输入侧电容电压u
cpv
稳态工作点的小信号分量，u
dcpv
为光伏变换器输出侧电容电压u
dcpv
稳态工作点的直流分量，为光伏变换器输出侧电容电压u
dcpv
稳态工作点的小信号分量，为光伏变换器输出侧电流i
dcpv
稳态工作点的小信号分量，d
pv
为光伏变换器开环占空比d
pv
稳态工作点的直流分量，为光伏变换器开环占空比d
pv
稳态工作点的小信号分量，s为拉普拉斯算子；
[0101]
步骤1.3，建立直流微网光伏变换器开环阻抗模型，表达式如下：
[0102][0103]
式中：z
opv
为光伏变换器开环阻抗；
[0104]
步骤1.4，建立直流微网光伏变换器电压外环数学模型，表达式如下：
[0105][0106]
式中：为光伏变换器mppt控制电压指令u
pvref
稳态工作点的小信号分量，为光伏变换器电流指令小信号分量；k
pupv
为光伏变换器电压外环比例系数，k
iupv
为光伏变换器电压外环积分系数；
[0107]
步骤1.5，建立直流微网光伏变换器电流内环数学模型，表达式如下：
[0108][0109]
式中：k
pipv
为光伏变换器电流内环比例系数，k
iipv
为光伏变换器电流内环积分系数，为光伏变换器闭环占空比控制信号；
[0110]
步骤1.6，建立直流微网光伏变换器闭环阻抗模型，表达式：
[0111][0112]
其中：
[0113]
z
ocpv
为光伏变换器闭环阻抗；
[0114]
g
ipv
为光伏变换器电流环传递函数，g
upv
为光伏变换器电压环传递函数，g
udpv
为光伏变换器占空比与母线电压间传递函数，g
idpv
为光伏变换器占空比与电感电流间传递函数，g
uipv
为光伏变换器母线电流与光伏电池电压间传递函数，g
iipv
为光伏变换器母线电流与电感电流间传递函数，t
udpv
为光伏变换器占空比与光伏电池电压间传递函数，表达式分别如下：
[0115][0116][0117][0118][0119][0120][0121][0122]
在本实施例中，k
pupv
＝0.5，k
iupv
＝100，k
pipv
＝0.1，k
iipv
＝3000，d
pv
＝0.318，u
dcpv
＝1100v，i
lpv
＝40a。
[0123]
步骤2，建立直流微网储能变换器阻抗模型，包括采样和建模，具体过程如下：
[0124]
步骤2.1，通过采集得到直流微网储能变换器储能电池输出电流i
b
、直流微网储能变换器电感电流i
lb
、直流微网储能变换器输入侧电容电压u
cb
、直流微网储能变换器输出侧电容电压u
dcb
、直流微网储能变换器输出侧电流i
dcb
；
[0125]
步骤2.2，建立直流微网储能变换器主电路数学模型，表达式如下：
[0126][0127]
式中：为储能变换器储能电池输出电流i
b
稳态工作点的小信号分量，i
lb
为储能变换器电感电流i
lb
稳态工作点的直流分量，为储能变换器电感电流i
lb
稳态工作点的小信号分量，为储能变换器输入侧电容电压u
b
稳态工作点的小信号分量，u
dcb
为储能变换器输出侧电容电压u
dcb
稳态工作点的直流分量，为储能变换器输出侧电容电压u
dcb
稳态工作点的小信号分量，为储能变换器输出侧电流i
dcb
稳态工作点的小信号分量，d
b
为储能变换器开环占空比d
b
稳态工作点的直流分量，为储能变换器开环占空比d
b
稳态工作点的小信
号分量；
[0128]
步骤2.3，建立直流微网储能变换器开环阻抗模型，表达式如下：
[0129][0130]
式中：z
ob
为储能变换器开环阻抗；
[0131]
步骤2.4，建立直流微网储能变换器电流内环数学模型，具体如下所示：
[0132][0133]
式中：k
pib
为光伏变换器电流内环比例系数，k
iib
为光伏变换器电流内环积分系数，为储能变换器闭环占空比控制信号，为储能变换器电流指令小信号分量；
[0134]
步骤2.5，建立直流微网储能变换器闭环阻抗模型，表达式如下：
[0135][0136]
其中：
[0137]
z
ocb
为储能变换器闭环阻抗；
[0138]
g
ib
为储能变换器电流环传递函数，g
iib
为储能变换器母线电流与电感电流间传递函数，g
idb
为储能变换器占空比与电感电流间传递函数，g
udb
为储能变换器占空比与母线电压间传递函数，其表达式分别如下：
[0139][0140][0141][0142][0143]
在本实施例中，k
pib
＝1，k
iib
＝200，d
b
＝0.636，u
dcb
＝1100v，i
lb
＝
‑
14.3a。
[0144]
步骤3，建立直流微网直流模拟电网阻抗模型，包括采样、坐标变换和建模，具体过程如下：
[0145]
步骤3.1，通过采集得到的直流微网直流模拟电网桥臂侧三相电感电流i
1a
，i
1b
，i
1c
、直流微网直流模拟电网网侧三相电感电流i
2a
，i
2b
，i
2c
、直流微网直流模拟电网三相滤波电容电压v
cfa
，v
cfb
，v
cfc
、直流微网直流模拟电网三相交流电网电压e
a
，e
b
，e
c
、直流微网直流模拟电网桥臂侧三相输出电压v
inva
，v
invb
，v
invc
、直流微网直流模拟电网直流侧电容电压u
cdcg
；
[0146]
对直流模拟电网桥臂侧三相电感电流i
1a
，i
1b
，i
1c
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网桥臂侧三相电感电流dq分量i
1d
，i
1q
，对直流模拟电网网侧三相电感电流i
2a
，i
2b
，i
2c
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2d
，i
2q
，对直流模拟电网三相滤波电容电压v
cfa
，v
cfb
，v
cfc
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网三相滤
波电容电压dq分量v
cfd
，v
cfq
，对直流模拟电网三相交流电网电压e
a
，e
b
，e
c
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网三相交流电网电压dq分量e
d
，e
q
，对直流模拟电网桥臂侧三相输出电压v
inva
，v
invb
，v
invc
进行单同步旋转坐标变换得到直流模拟电网桥臂侧三相输出电压dq分量v
invd
，v
invq
；
[0147]
步骤3.2，建立直流微网光直流模拟电网主电路数学模型，表达式如下：
[0148][0149][0150][0151]
式中：为直流模拟电网桥臂侧三相输出电压dq分量v
invd
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网桥臂侧三相输出电压dq分量v
invq
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网桥臂侧三相电感电流dq分量i
1d
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网桥臂侧三相电感电流dq分量i
1q
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相滤波电容电压dq分量v
cfd
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相滤波电容电压dq分量v
cfq
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2d
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2q
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相交流电网电压dq分量e
d
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网三相交流电网电压dq分量e
q
稳态工作点的小信号分量，w为直流模拟电网角频率；
[0152]
步骤3.3，建立直流微网光伏变换器d轴电压外环数学模型，表达式如下：
[0153][0154]
式中：为直流模拟电网直流侧给定电压u
dcgref
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网直流侧电容电压u
dcg
稳态工作点的小信号分量，为直流模拟电网电流指令，k
pug
为直流模拟电网电压外环比例系数，k
iug
为直流模拟电网电压外环积分系数；
[0155]
步骤3.4，建立直流微网直流模拟电网d轴电流内环数学模型，表达式如下：
[0156][0157]
式中：k
pig
为直流模拟电网电流内环比例系数，k
iig
为直流模拟电网电流内环积分系数，为直流模拟电网d轴闭环占空比控制信号；
[0158]
步骤3.5，建立直流微网直流模拟电网d轴闭环阻抗模型，表达式如下：
[0159][0160]
其中：
[0161]
z
dcgd
为直流模拟电网闭环阻抗，u
pccd
为直流模拟电网并网点电压d轴分量，u
dcg
为直流模拟电网直流侧稳态工作点电压，i
dcg
为直流模拟电网直流侧稳态工作点电流，i
2d
为直流模拟电网网侧三相电感电流dq分量i
2d
稳态工作点的直流分量；
[0162]
g
igd
为直流模拟电网电流环传递函数，g
invd
为直流模拟电网逆变器传递函数，g
ugd
为直流模拟电网电压环传递函数，其表达式分别如下：
[0163]
g
invd
＝1
[0164][0165][0166]
在本实施例中，k
pug
＝1，k
iug
＝10，k
pig
＝0.1，k
iig
＝10，u
pccd
＝312.6v，u
dcg
＝1100v，i
dcg
＝18.18a。
[0167]
步骤4，上述步骤1、步骤2、步骤3中建立的闭环阻抗模型的组合即光储直流直流微网的闭环阻抗模型。
[0168]
在本实施例中，光储直流微网中的光伏变换器部分运行在最大功率，分别向储能变换器和直流模拟电网馈电，在此模式下的光储直流微网稳定性分析如图5所示，上下图分别为幅频特性曲线和相频特性曲线，幅频特性曲线纵坐标为幅值，单位为db，相频特性曲线纵坐标为相位，单位为deg，两者的横坐标都为角频率，角频率单位为rad/s，可以得到结论：在中频区域，有一定的稳定裕度，在高频区，系统稳定裕度不够。