孤岛模式下直流微电网稳定域估计方法研究

邵选英 胡健 焦提操 秦玉杰

摘  要： 针对直流微电网内具有负阻抗特性的恒功率负载存在系统的稳定域问题，提出一种大信号稳定性分析方法。以孤岛运行模式下的直流微电网为研究对象，建立系统的等效非线性电路模型，利用混合势函数构造系统的李雅普诺夫函数，借助渐进稳定域定理求得系统的渐进稳定域，进而分析恒功率负载功率对系统渐进稳定域的影响。在Matlab/Simulink中搭建直流微电网仿真模型，验证该稳定性分析方法的可行性和有效性。

关键词： 直流微电网; 孤岛模式; 大信号分析; 混合势函数定理; 李雅普诺夫函数; 渐进稳定域

中图分类号： TN710?34; TM711                    文献标识码： A                    文章编号： 1004?373X（2020）17?0166?05

Abstract： In order to cope with the problem of system stability domain occurred to the constant power loads with negative impedance characteristics in DC microgrid， a large signal stability analysis method is proposed. The DC microgrid in islanding operation mode is taken as the research object， and then the equivalent nonlinear circuit model of the system is established. The mixed potential function is used to construct the Lyapunov function of the system， and the asymptotic stability domain of the system is obtained by the asymptotic stability domain theorem， so as to analyze the influence of constant power load power on the asymptotic stability domain of the system. The simulation model of DC microgrid is built in Matlab/Simulink to verify the feasibility and effectiveness of the method of stability analysis.

Keywords： DC microgrid; islanding mode; large signal analysis; mixed potential function theorem; Lyapunov function; asymptotic stability domain

0  引  言

微電网系统是由光伏等分布式电源、可控负载、储能装置以及各类变换器集成的微型综合能源系统，被认为是利用分布式能源的有效方式之一[1?2]。根据系统内低压电网类型的不同，微电网可以分为交流型、直流型和交直混合型三类。相比于交流微电网，直流微电网具有以下明显的优点[3]：可以减少能量转化环节，提高能源利用效率，控制简单等，因而受到国内外学者的广泛关注。

由于直流微电网中不存在无功功率的波动，因此，维持母线电压稳定是直流微电网安全可靠运行的关键[4]。为保证负载工作于额定电压，负载侧变换器通常采用闭环控制调节输出电压，对外表现为恒功率负载的负阻抗特性[5?6]。从控制理论的角度看，负阻抗特性会减小系统的有效阻尼，从而造成直流微电网母线电压振荡。……