【摘 要】
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直流微电网是一种可以实现自我控制、保护和管理的微型电力网络,通常由多个异构单元组成,例如光伏、风机、储能系统和各种负载。根据本地采样信号,各发电单元有不同的运行状态,如光伏的最大功率跟踪和下垂控制,储能的充放电控制。为了实现直流微电网的高效、可靠和稳定运行,能量管理将其控制运行在不同的工作模式,模式之间的切换稳定性亟待深入研究。因而,本文提出了切换系统大信号稳定性分析方法,旨在从切换系统的角度分析
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直流微电网是一种可以实现自我控制、保护和管理的微型电力网络,通常由多个异构单元组成,例如光伏、风机、储能系统和各种负载。根据本地采样信号,各发电单元有不同的运行状态,如光伏的最大功率跟踪和下垂控制,储能的充放电控制。为了实现直流微电网的高效、可靠和稳定运行,能量管理将其控制运行在不同的工作模式,模式之间的切换稳定性亟待深入研究。因而,本文提出了切换系统大信号稳定性分析方法,旨在从切换系统的角度分析直流微电网的系统级大信号稳定性。完成的主要工作有:首先,建立直流微电网大信号降阶模型。根据不同控制模式导出源测接口变换器的端口等效模型,进而结合能量管理的切换策略建立了直流微电网的整体切换系统大信号模型。其次,重点分析了子系统及切换系统稳定性。建立了与运行模式相对应的子系统的非线性状态空间模型,并识别了系统矩阵的特征值,得出了子系统能够稳定运行的充分条件;基于李雅普诺夫函数方法,绘制出了状态变量变化的吸引域(Region of Attraction,ROA);推导了基于多李雅普诺夫函数(Multiple Lyapunov Function,MLF)准则,从系统能量变化的角度评估直流微电网的切换系统大信号稳定。最后,对分析进行了仿真和实验验证。借助PSIM仿真平台搭建了直流微电网仿真模型;同时,搭建了48V光储直流微电网实验平台,以光伏模拟电源和铅酸蓄电池组作为输入电源,负载为恒功率特性。通过仿真和实验结果,子系统和切换系统的能量变化符合系统受到扰动后的动态响应,验证了对直流微电网的切换动态系统大信号稳定性分析的有效性。
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