多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析

姜淞瀚; 彭克; 赵学深; 陈佳佳; 姜妍; 刘雨昕

doi:10.7500/AEPS20231120002

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多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析
- Reduced-order Modeling and Stability Domain Analysis of Multi-terminal AC/DC Distribution System
- 电力系统自动化 2024年48卷第18期页码：189-198
- 作者机构：
  
  山东理工大学电气与电子工程学院，山东省淄博市 255000
- 作者简介：
  
  姜淞瀚(1997—)，男，博士研究生，主要研究方向：交直流动态交互特性。E-mail：JSH970725@163.com
  彭克(1983—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：交直流配电系统与综合能源系统。E-mail：pengke@sdut.edu.cn
  赵学深（1991—）男，博士，主要研究方向：直流配电系统等效降阶建模、机理分析及控制参数设计。E-mail：sdutdqzxs06@sdut.edu.cn
- 基金信息：
  
  山东省自然科学基金资助项目(ZR2023ME034);国家自然科学基金资助项目(52377110)
- DOI：10.7500/AEPS20231120002
  中图分类号：
- 收稿：2023-11-20，
  
  修回：2024-04-23，
  
  网络出版：2024-08-15，
  
  纸质出版：2024-09-25
- 稿件说明：
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姜淞瀚,彭克,赵学深等.多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析[J].电力系统自动化,2024,48(18):189-198.

JIANG Songhan,PENG Ke,ZHAO Xueshen,et al.Reduced-order Modeling and Stability Domain Analysis of Multi-terminal AC/DC Distribution System[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(18):189-198.
姜淞瀚,彭克,赵学深等.多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析[J].电力系统自动化,2024,48(18):189-198. DOI： 10.7500/AEPS20231120002.

JIANG Songhan,PENG Ke,ZHAO Xueshen,et al.Reduced-order Modeling and Stability Domain Analysis of Multi-terminal AC/DC Distribution System[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(18):189-198. DOI： 10.7500/AEPS20231120002.

摘要

随着不同电力电子设备的广泛接入，交直流配电系统的稳定性分析变得更为复杂，已引发多起低频振荡事故，严重危害到系统安全稳定运行。如何简化复杂的交直流配电系统模型，分析不同参数下直流电压的动态特性，是提高系统稳定性、避免系统振荡失稳的关键。文中以三端交直流配电系统为研究对象，首先，通过建立等值单机模型实现了多端交直流配电系统的等效降阶。其次，基于等值单机模型，推导了直流电压的低频分析模型。在实现低频模型降阶的同时，得到了直流电压动态性能的解析表达。再次，基于等值单机模型的传递函数和解析表达式，提出了一种稳定域分析方法，研究了系统参数变化对稳定域和系统动态性能的影响规律。最后，基于软件仿真模拟与硬件在环实验，验证了所提方法的有效性。

Abstract

With the widespread access of different power electronic equipment

the stability analysis of AC/DC distribution systems has become more complex

leading to low-frequency oscillation accidents which seriously endangered the safe and stable operation of the systems. How to simplify the complex AC/DC distribution system model and analyze the dynamic characteristics of DC voltage under different parameters is the key to improving system stability and avoiding system oscillation instability. This paper takes the three-terminal AC/DC distribution system as the research object. First

the equivalent single-machine model is established to achieve the equivalent order reduction of the multi-terminal AC/DC distribution system. Then

based on the equivalent single-machine model

a low-frequency analysis model of DC voltage is derived

which reduces the order of the low-frequency model and obtains an analytical expression of the dynamic performance of DC voltage. Thirdly

based on the transfer function and analytical expression of the equivalent single-machine model

a stability domain analysis method is proposed to study the influence of system parameter changes on the stability domain and system dynamic performance. Finally

based on the software simulation and hardware-in-the-loop experiments

the effectiveness of the proposed method is verified.

关键词

Keywords

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