Average Dynamic Phasor Modeling and Stability Analysis of Multi-voltage-level DC Distribution Network

Zhenhao WANG; Bowen LI; Long CHENG; Guoqing LI; Dexin LI

doi:10.7500/AEPS20200729004

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Average Dynamic Phasor Modeling and Stability Analysis of Multi-voltage-level DC Distribution Network

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Average Dynamic Phasor Modeling and Stability Analysis of Multi-voltage-level DC Distribution Network
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 10, Pages: 50-58(2021)
- 作者机构：
  
  1.现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市132012
  2.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，吉林省长春市130021
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200729004
  CLC：
- Received：29 July 2020，
  
  Revised：2020-12-12，
  
  Published Online：01 March 2021，
  
  Published：25 May 2021
- 稿件说明：
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王振浩,李博文,成龙等.多电压等级直流配电网平均动态相量建模及稳定性分析[J].电力系统自动化,2021,45(10):50-58.

WANG Zhenhao,LI Bowen,CHENG Long,et al.Average Dynamic Phasor Modeling and Stability Analysis of Multi-voltage-level DC Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):50-58.
王振浩,李博文,成龙等.多电压等级直流配电网平均动态相量建模及稳定性分析[J].电力系统自动化,2021,45(10):50-58. DOI： 10.7500/AEPS20200729004.

WANG Zhenhao,LI Bowen,CHENG Long,et al.Average Dynamic Phasor Modeling and Stability Analysis of Multi-voltage-level DC Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):50-58. DOI： 10.7500/AEPS20200729004.

摘要

为了精确实现多电压等级直流配电网的稳定性评估和时域模拟，提高系统分析效率，提出基于双有源全桥(DAB)直流变压器电流重构的多电压等级直流配电网平均动态相量建模方法。以系统中各变量的动态相量作为状态和输入变量，并通过忽略其高次分量，降低模型的复杂性。引入误差修正，将等效移相占空比作为修正后的代数变量，降低忽略高次动态相量所引起的偏差，实现对平均动态相量模型中直流变量的准确表征；采用傅里叶级数对模型无法精确描述的变压器电流进行重构，实现对平均动态相量模型中交流变量的准确表征。在单个DAB变压器平均相量模型基础上，引入直流线路方程，形成可拓展的系统全局模型。分析对比基于MATLAB/Simulink的多电压等级直流配电网平均动态相量模型和电磁暂态模型，在负荷突增和断线故障2种场景下证明所提出的平均动态相量模型和电流重构方法的正确性和准确性，并在变压器频率和漏感变化时，验证了系统全局模型的稳定性。

Abstract

For the purpose of accurately realizing the stability evaluation and time domain simulation of multi-voltage-level DC distribution networks and improving the efficiency of system analysis

an average dynamic phasor modeling method of the multi-voltage-level DC distribution system based on current reconstruction of the dual-active-bridge (DAB) DC transformer is proposed. The dynamic phasor of each variable in the system is taken as state or input variables

and the complexity of the model is reduced by neglecting its high-order component. The equivalent phase shift duty cycle is regarded as the modified algebraic variable by introducing the error correction

and the deviation caused by neglecting the high-order dynamic phasors is reduced

so that the accurate characterization of the DC component in the average dynamic phasor model is realized. Fourier series (FS) is used to reconstruct the transformer current which cannot be precisely described. Thus

the AC variables in the average dynamic phasor model are accurately characterized. Based on the average phasor model of a single DAB transformer

the DC line equation is introduced to form an extensible global model of the system. By analyzing and comparing the average dynamic phasor model and the electromagnetic transient model of a multi-voltage-level DC distribution network based on MATLAB/Simulink

the correctness and accuracy of the proposed average dynamic phasor model and current reconstruction method are proven in the two scenarios of sudden load increase and line breakdown. Also

the stability of the system global model with changing the transformer frequency and leakage inductance is verified.

关键词

Keywords

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