Small-signal Stability Assessment Method for DC Distribution System with Multiple Voltage Levels

CHEN Qing; YUAN Dong; YUAN Yubo; LIU Ruihuang; CHEN Wu; HE Bangbang

doi:10.7500/AEPS20211203004

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Small-signal Stability Assessment Method for DC Distribution System with Multiple Voltage Levels

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Small-signal Stability Assessment Method for DC Distribution System with Multiple Voltage Levels
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 21, Pages: 80-88(2022)
- 作者机构：
  
  1.国网江苏省电力有限公司,江苏省南京市 210000
  2.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院,江苏省南京市 211103
  3.东南大学先进电能变换技术与装备研究所,江苏省南京市 210096
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2018YFB0904700)
- DOI：10.7500/AEPS20211203004
  CLC：
- Received：03 December 2021，
  
  Revised：2022-03-27，
  
  Published Online：03 August 2022，
  
  Published：10 November 2022
- 稿件说明：
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陈庆,袁栋,袁宇波等.多电压等级直流配电系统小信号稳定性评估方法[J].电力系统自动化,2022,46(21):80-88.

CHEN Qing,YUAN Dong,YUAN Yubo,et al.Small-signal Stability Assessment Method for DC Distribution System with Multiple Voltage Levels[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(21):80-88.
陈庆,袁栋,袁宇波等.多电压等级直流配电系统小信号稳定性评估方法[J].电力系统自动化,2022,46(21):80-88. DOI： 10.7500/AEPS20211203004.

CHEN Qing,YUAN Dong,YUAN Yubo,et al.Small-signal Stability Assessment Method for DC Distribution System with Multiple Voltage Levels[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(21):80-88. DOI： 10.7500/AEPS20211203004.

摘要

随着直流配电技术的快速发展，直流配电系统已逐渐呈现多电压等级、多直流母线、多电力电子变换器接入等显著特点。这导致变换器间的阻抗耦合关系更加复杂，系统稳定性问题突出。为评估多电压等级直流配电系统的小信号稳定性，首先建立了系统小信号等效模型。然后，根据相邻母线间直流变压器的不同控制模式，推导了母线电压与系统所有输入扰动间的统一传递函数表达式。在此基础上，提出了系统稳定性评估方法，并以含两个电压等级直流母线的配电系统为例，进一步分析了影响系统稳定性的阻抗因素，同时提出了基于系统等效环路增益的稳定判据。最后，设计了两种系统案例，并基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提多电压等级直流配电系统稳定性评估方法的正确性。

Abstract

With the rapid development of DC distribution technology

the DC distribution systems have gradually shown the remarkable characteristics of multiple voltage levels

multiple DC buses and multiple power electronic converter access

which leads to more complex impedance coupling relationship among converters and the increasingly prominent problem of system stability. In order to evaluate the small-signal stability of the DC distribution systems with multiple voltage levels

the small-signal equivalent model of the system is established

and then the unified transfer function from all system input disturbances to any bus voltage is derived according to the different control modes of the DC transformers between adjacent buses. On this basis

the system stability assessment method is proposed. Furthermore

a distribution system with two-voltage level DC buses is taken as an example to analyze the impedance factors affecting the system stability. At the same time

the stability criterion based on the system equivalent loop gain is proposed. Finally

two system cases are designed

and the correctness of the proposed stability assessment method of the DC distribution system with multiple voltage levels is verified based on MATLAB/Simulink simulation.

关键词

Keywords

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