Stability Analysis of DC System Based on Control Bandwidth of Load Converter

LU Hao; ZHU Lin; ZHAO Xueshen; GUO Li; LI Xialin; WANG Chengshan

doi:10.7500/AEPS20211109004

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Stability Analysis of DC System Based on Control Bandwidth of Load Converter

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Stability Analysis of DC System Based on Control Bandwidth of Load Converter
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 3, Pages: 153-160(2023)
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2.天津市智慧能源与信息技术重点实验室，天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2020YFB1506800);Postdoctoral Science Foundation of China(2021M692378)
- DOI：10.7500/AEPS20211109004
  CLC：
- Received：09 November 2021，
  
  Revised：2022-04-14，
  
  Published Online：28 October 2022，
  
  Published：10 February 2023
- 稿件说明：
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卢浩,朱琳,赵学深等.基于负载变流器控制带宽的直流系统稳定性分析[J].电力系统自动化,2023,47(3):153-160.

LU Hao,ZHU Lin,ZHAO Xueshen,et al.Stability Analysis of DC System Based on Control Bandwidth of Load Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(3):153-160.
卢浩,朱琳,赵学深等.基于负载变流器控制带宽的直流系统稳定性分析[J].电力系统自动化,2023,47(3):153-160. DOI： 10.7500/AEPS20211109004.

LU Hao,ZHU Lin,ZHAO Xueshen,et al.Stability Analysis of DC System Based on Control Bandwidth of Load Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(3):153-160. DOI： 10.7500/AEPS20211109004.

摘要

针对负载变流器经线路聚合至共母线直流系统后，其线路电感与负载变流器输入滤波电容构成的LC振荡环节落入负载变流器控制带宽内，从而导致整个共母线直流系统发生非预期失稳的现象，提出了负载子系统自稳性判据。首先，建立了负载侧计及线路影响的恒功率负载模型，研究了负载变流器控制带宽对共母线直流系统稳定性的影响。然后，确定了负载变流器的控制带宽选取范围，使得计及线路影响的恒功率负载阻抗在LC振荡频率处的阻尼为正，进而确保整个共母线直流系统稳定。最后，硬件在环仿真的实验结果验证了负载变流器控制带宽对系统稳定性影响理论分析的有效性。

Abstract

When the load converter is aggregated to the DC system with common bus through the line

the LC oscillation link composed of the line inductor and the input filter capacitance of the load converter falls into the control bandwidth of the load converter

which leads to the unexpected instability of the whole DC system with a common bus. Therefore

the load subsystem stability criterion is proposed. First

the constant power load (CPL) model considering the influence of the line is established and the influence of load converter control bandwidth on the stability of the DC system with a common bus is studied. Secondly

the control bandwidth selection range of the load converter is determined so that the damping of the CPL impedance considering the influence of the line is positive at the LC oscillation frequency

and the stability of the whole DC system with a common bus is ensured. Finally

the experimental results of the hardware-in-the-loop simulation verify the effectiveness of the theoretical analysis of the influence of the load converter control bandwidth on the system stability.

关键词

Keywords

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