[發明專利]多端口能源路由器自-互-群多層次穩定辨識與回穩方法

有效

• 申請號: 201910674773.0
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110401231B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 王睿;孫秋野;馬大中;胡旌偉;孫振奧
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種多端口能源路由器自?互?群多層次穩定辨識與回穩方法，涉及能源互聯網技術領域。該方法基于阻抗判據的雙能流多端口能源路由器穩定辨識方法和阻抗重塑回穩控制策略，首先辨識能源路由器中前端DC變換器、雙有源橋雙向DC?DC變換器、后端AC/DC變換器三個子系統的各自穩定性；其次利用MFC分式判據得到單項雙能流多端口互耦合能源路由器單體穩定性，進而利用阻抗流圖得到集群能源路由器的穩定性，最后針對以上出現的三種失穩現象，提出三層阻抗重塑回穩控制策略，分別采用自調節參數技術、無源耦合阻抗重塑技術和源側級聯阻抗重塑技術使系統穩定。該方法確保能源互聯網系統整體的穩定性并實現系統的可擴展性、即插即用性和安全穩定運行性。

技術領域

本發明涉及能源互聯網技術領域，尤其涉及一種多端口能源路由器自-互-群多層次穩定辨識與回穩方法。

背景技術

自二十一世紀以來，隨著經濟社會和電力電子變換技術的快速發展，在能源互聯網中一種新型的未來可再生能源傳輸和管理系統(FREEDM)被人們所提出，與此同時，由于牽引變壓器的體積龐大而笨重，一種新型的能源路由器成為了FREEDM的關鍵部件。能源路由器是融合電力電子技術和高頻變壓器技術，應用電力電子變換器與高頻隔離變壓器結合的方法，使得能源路由器相對于傳統變壓器來說，具有電壓跌落補償、斷電補償、瞬時電壓調整、故障隔離、無功功率補償、諧波隔離、新能源接入等優點，且其體積小、重量輕，利于模塊化集成。在未來的可再生能源傳輸和管理系統中，能源路由器由于其功能的多樣性、豐富性將會占有重要的應用地位。單臺能源路由器包含前端DC變換器、雙向橋式變換器和后端AC/DC變換器，由于三部分相互影響而產生的失穩現象已經越來越受到人們的重視。

現今，基于阻抗的穩定性辨識方法已經有許多種，主要分為模型阻抗穩定辨識和測量阻抗穩定辨識兩大類。阻抗穩定性分析方法是通過將這個系統分為穩定的電源子系統和穩定的負載子系統，并通過廣義奈斯曲線來評估整個系統的穩定性。目前為提高阻抗穩定性分析方法的性能，一些學者已經提出了相關的論述，為了降低Middlebrook判據的人造保守性問題，增益裕量和相角裕量判據、Energy Source Analysis Consortium判據、Opposing Argument判據和Three-Step Impedance判據被相繼提出。為解決廣義奈斯曲線的缺點，逆廣義奈斯曲線判據、Mikhailov判據等被提出。為實現雙向流動系統穩定性分析，Sum Type判據已經被提出。另外一些簡化的穩定性判據，如G-范數穩定性判據、奇異值穩定性判據、無窮-1范數穩定性判據和無窮范數穩定性判據被相繼提出。因此，基于阻抗的穩定性分析技術應用于能源路由器穩定辨識具備先天的優勢。M.Khazraei首次提出了基于阻抗穩定性分析技術的能源路由器穩定性分析方法，然而，能源路由器子模塊的控制策略是十分特殊的，在實際應用中難以實現。因此，能源路由器的穩定辨識仍然是一個開放性的問題，并且集群的能源路由器系統多層回穩控制也亟待提出。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種多端口能源路由器自-互-群多層次穩定辨識與回穩方法，以達到對能源路由器進行穩定辨識和回穩控制的目的。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：多端口能源路由器自-互-群多層次穩定辨識與回穩方法，包括以下步驟：

步驟1：對待檢測的單項雙能流多端口能源路由器系統進行系統參數初始化；所述系統參數包括能源路由器系統前端DC變換器、雙有源橋雙向DC-DC變換器、后端AC/DC變換器這三個子系統中的電阻值、電感值、電容值、線路阻抗、開關頻率及多接口處儲能、光伏設備；

步驟2：根據前端DC變換器的拓撲結構構建其Eular-Lagrange數學模型，并根據前端DC變換器的數學模型計算其傳遞函數，進而判斷多端口能源路由器系統直流前端的穩定性，若判別結果為失穩，則判定多端口能源路由器系統為自層級失穩，并執行步驟7，否則執行步驟3；