CN105914783A - 一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，首先对微电网系统采用主从控制策略，主电源采用下垂控制，其余电源采用PQ控制，并以接口逆变器的控制模型代替微电网系统中各电源模型；其次将微电网系统分为逆变器、网络和负荷三个模块，对每个模块分别建立小干扰动态模型后，合并得到完整的微电网系统小干扰稳定模型；最后采用特征值分析方法分析微电网系统的小干扰稳定性。本发明采用特殊的主从控制方法，分析微电网系统的小干扰稳定性，找出微电网系统的关键环节，为微电网系统控制参数的优化配置提供理论依据。

Description

一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法

技术领域

本发明涉及微电网系统中的稳定性分析领域，具体涉及一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法。

背景技术

近年来，分布式发电应用越来越广。微电网作为一种分布式电源的有机组合形式，在国内外引起广泛研究。微电网中的分布式电源大多通过逆变器接入，系统惯量小，出现扰动时容易发生振荡失稳，对其进行小干扰稳定性分析非常必要。

小干扰稳定性是传统电力系统稳定性判据的重要指标，已经有一系列成熟的理论依据和分析方法。但在微电网中，运行模式可以切换，且电源不再是以旋转电机为主，而是以电力电子设备为接口的微电源为主，其小干扰稳定性问题需要进一步分析。一般来说，微电源逆变器的开关频率较高，可以忽略微电源侧直流母线的动态过程，近似看作理想电源，以接口逆变器的控制模型代替微电网中各微电源模型。在运行模式上，微电网存在并网和孤网两种模式。并网模式下系统的大部分扰动可以被大电网平抑，孤网模式下系统动态扰动全部由微电源自主承担。孤网下微电网能否保持小干扰稳定性是对其进行可靠性评估的一个重要部分。

在微电网系统的小干扰分析中，目前大多参照传统大电网的分析方法，建立微电网系统的线性小干扰稳定模型，在稳态运行点附近线性化后求解微电网系统系统矩阵的特征值，分析系统的小干扰稳定性。当前微电网小干扰稳定问题的研究主要围绕基于下垂控制的对等控制模式开展，且建模中多采用降阶模型。针对基于主从控制的孤岛型微电网的小干扰稳定性研究还相对较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明采用特殊的主从控制方法，分析微电网系统的小干扰稳定性，找出微电网系统的关键环节，为微电网系统控制参数的优化配置提供理论依据。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，包括以下步骤：

步骤1、对微电网系统采用主从控制策略，主电源采用下垂控制，其余电源采用PQ控制，并以接口逆变器的控制模型代替微电网系统中各微电源模型；

步骤2、将微电网系统分为逆变器、网络和负荷三个模块，对每个模块分别建立小干扰动态模型后，合并得到完整的微电网系统小干扰稳定模型；

步骤3、采用特征值分析方法分析微电网系统的小干扰稳定性。

进一步地，对逆变器模块建立小干扰动态模型包括：对采用下垂控制的逆变器建立小干扰动态模型，以及对采用PQ控制的逆变器建立小干扰动态模型。

进一步地，对采用下垂控制的逆变器建立小干扰动态模型具体为：下垂控制的逆变器包括功率控制环节、电压和电流控制环节以及LCL滤波环节，将各环节在各自本地坐标系上建模，再通过坐标变换，将各部分合并为统一的逆变器模型(1)和(2)：

$\[\mathrm{\Δ}{{\stackrel{\·}{x}}_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\]={A_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\]+{B_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\[{\mathrm{\Δv}}_{bDQ}\]+B_{\mathrm{\ω}com}\[{\mathrm{\Δ\ω}}_{com}\]---\left(1\right)$

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}^{mas}\\ {{\mathrm{\Δi}}_{oDQ}}^{\mathrm{ma}s}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C_{INV\mathrm{\ω}}}^{\mathrm{ma}s}\\ {C_{INVc}}^{\mathrm{ma}s}\end{array}\right]\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\]---\left(2\right)$

式中：其中Δδ^mas表示逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角的偏差量，ΔP^mas、ΔQ^mas分别表示逆变器有功和无功出力的偏差量，Δi_ldq ^mas、Δv_odq ^mas和Δi_odq ^mas分别表示滤波器的电感电流、逆变器的输出电压和输出电流的偏差量，表示电压控制环节中Δv_odq ^mas关于时间积分的偏差量，Δγ_dq ^mas表示电流控制环节中Δi_odq ^mas关于时间积分的偏差量，表示求导数，Δv_bDQ＝[Δv_bDQ1 Δv_bDQ2 … Δv_bDQm]^T，表示各节点电压的偏差量，Δω_com表示公共坐标系的频率偏差，Δω^mas表示逆变器本地坐标系的频率偏差，A_INV ^mas、B_INV ^mas、B_ωcom、C_INVω ^mas和C_INVc ^mas是系数矩阵。

进一步地，对采用PQ控制的逆变器建立小干扰动态模型具体为：采用PQ控制的逆变器包括功率外环、电流内环和LCL滤波器，将每个环节分别建立各自的小干扰动态模型，合并得到完整的逆变器模型(3)和(4)：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\δ}}^{sla}\\ {{\mathrm{\Δi}}_{oDQ}}^{sla}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C_{INV\mathrm{\ω}}}^{sla}\\ {C_{INVc}}^{sla}\end{array}\right]\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{sla}\]---\left(4\right)$

式中：Δx_INV ^sla＝[Δω^sla ΔP^sla ΔQ^sla Δx_PQ ^sla Δγ_dq ^sla Δi_ldq ^sla Δv_odq ^sla Δi_odq ^sla]^T，Δω^sla表示逆变器本地坐标系的角频率偏差量，ΔP^sla、ΔQ^sla分别表示逆变器有功和无功出力的偏差量，Δi_ldq ^sla、Δv_odq ^sla和Δi_odq ^sla分别表示滤波器的电感电流、逆变器的输出电压和输出电流的偏差量，Δx_PQ ^sla表示功率外环中逆变器功率偏差量关于时间积分的偏差量，Δγ_dq ^mas表示电流控制环节中Δi_odq ^mas关于时间积分的偏差量，表示Δx_INV ^sla求导数，Δδ^sla表示逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角的偏差量，A_INV ^sla、B_INV ^sla、C_INVω ^sla和C_INVc ^sla是系数矩阵。

进一步地，根据模型(1)和(2)以及模型(3)和(4)得到逆变器模块的小干扰动态模型(5)和(6)：

式中：Δx_INV＝[Δx_INV1 ^mas Δx_INV2 ^sla … Δx_INVs ^sla]^T，表示Δx_INV求导数，Δi_oDQ＝[Δi_oDQ1 Δi_oDQ2 … Δi_oDQm]^T，A_INV、B_INV和C_INVc是系数矩阵。

进一步地，对网络模块建立小干扰动态模型(7)：

$\[\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{lineDQ}\]=A_{NET}\[{\mathrm{\Δi}}_{lineDQ}\]+B_{1NET}\[{\mathrm{\Δv}}_{bDQ}\]+B_{2NET}\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}---\left(7\right)$

式中，Δi_lineDQ＝[Δi_lineDQ1 Δi_lineDQ2 … Δi_lineDQn]^T，表示网络中各条线路上流过电流的偏差量，表示Δi_lineDQ求导数，A_NET、B_1NET和B_2NET是系数矩阵。

进一步地，对负荷模块建立小干扰动态模型(8)：

式中，Δi_loadDQ＝[Δi_loadDQ1 Δi_loadDQ2 … Δi_loadDQp]^T，表示流入各负荷的电流偏差量，表示Δi_loadDQ求导数，A_load、B_1load和B_2load是系数矩阵。

进一步地，将模型(5)和(6)以及模型(7)和(8)的中间代数变量消去，最后得到微电网系统的小干扰稳定模型(9)：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{x}}_{INV}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{lineDQ}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{loadDQ}\end{array}\right]=A_{mg}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_{INV}\\ {\mathrm{\Δi}}_{lineDQ}\\ {\mathrm{\Δi}}_{loadDQ}\end{array}\right]---\left(9\right)$

式中，系数矩阵A_mg的为：

$A_{mg}=\left[\begin{array}{ccc}{A}_{INV}+B_{INV}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}& B_{INV}{R}_N{M}_{NET}& B_{INV}{R}_N{M}_{load}\\ B_{1NET}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}+B_{2NET}{C}_{INV\mathrm{\ω}}& A_{NET}+B_{1NET}{R}_N{M}_{NET}& B_{1NET}{R}_N{M}_{load}\\ B_{1LOAD}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}+B_{2LOAD}{C}_{INV\mathrm{\ω}}& B_{1LOAD}{R}_N{M}_{NET}& A_{load}+B_{1LOAD}{R}_N{M}_{load}\end{array}\right]---\left(10\right)$

式中：R_N表示对角元素都由虚拟电阻构成的对角矩阵，M_INV、M_NET、M_load表示由元素0、1、和－1组成的系数矩阵。

进一步地，采用特征值分析方法分析微电网系统的小干扰稳定性具体为：

步骤3.1：输入微电网系统的各元件参数和初始条件，根据系数矩阵A_mg得到主从控制下孤岛型微电网系统的小干扰稳定模型；

步骤3.2：求解系数矩阵A_mg的全部特征根，根据特征根在复平面的分布情况，判断微电网系统在给定初始条件下的小干扰稳定性；

步骤3.3：根据步骤3.2确定微电网系统主导特征根，分析主导特征根对各状态变量的参与因子，找出影响微电网系统小干扰稳定的关键元件和控制环节，即微电网系统的关键环节；

步骤3.4：对微电网系统的关键环节，进一步分析相关元件参数改变时，主导特征根在复平面上的根轨迹图，分析这些元件参数变化对微电网系统小干扰稳定性的影响；

步骤3.5：以步骤3.4的分析结果为理论依据，得到微电网系统小干扰稳定性的评价，并根据实际需求提出合理的方案，对微电网系统的元件参数进行优化。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明针对特定微电网配置大比例储能的特点，可靠性高，调节能力强，为其设计一种特殊的主从控制方式，其中主电源采用下垂控制代替传统的V/f控制，通过有功和无功的功率值，利用下垂系数给定频率和电压的参考值，维持系统频率和电压的稳定性，同时将系统的输入变量全部统一为功率。在这种主从控制方式下，忽略电源侧直流母线的动态过程，近似看作理想电源，以接口逆变器的控制模型代替微电网系统中各微电源模型，对每个逆变器建立全阶的小干扰动态模型，同时考虑线路和负荷的动态特性，利用建立的微电网小干扰稳定模型进行微电网系统的稳定性分析，分析影响微电网系统小干扰稳定性的主要参数，指出微电网系统的关键环节，为微电网系统控制参数的优化配置提供理论依据。

附图说明

图1为微电网系统小干扰稳定模型框图；

图2为微电网系统小干扰稳定模型求解的具体实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施过程作进一步详细描述：

参见图1和图2，应用本发明所提的大比例储能配置下的孤岛型微电网在主从控制时的小干扰稳定性分析方法，需要首先获取微电网系统的元件参数以及微电网系统的运行参数，包括：

逆变器的元件参数；

微电网系统的拓扑结构与线路参数；

微电网系统中实时的负荷以及微电源实时的有功出力和无功出力数据。

第1步：获取逆变器的元件参数，建立不同控制方式下逆变器的小干扰动态模型，包括：

1)建立下垂控制的逆变器的小干扰动态模型，逆变器分为功率控制环节、电压和电流控制环节以及LCL滤波环节。功率控制环节基于有功和无功的下垂特性，通过有功下垂系数m_p ^mas和无功下垂系数n_q ^mas对输入的有功、无功变量进行调节，给定逆变器输出电压的幅值和频率；电压和电流控制环节可以抑制高频干扰并且为出口滤波器提供足够的阻尼；LCL滤波器用以滤去电压中的谐波分量。将各环节在各自本地坐标系上建模，再通过坐标变换，将各部分合并成统一的逆变器模型。

$\[\mathrm{\Δ}{{\stackrel{\·}{x}}_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\]={A_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\]+{B_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\[{\mathrm{\Δv}}_{bDQ}\]+B_{\mathrm{\ω}com}\[{\mathrm{\Δ\ω}}_{com}\]---\left(1\right)$

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}^{mas}\\ {{\mathrm{\Δi}}_{oDQ}}^{\mathrm{ma}s}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C_{INV\mathrm{\ω}}}^{\mathrm{ma}s}\\ {C_{INVc}}^{\mathrm{ma}s}\end{array}\right]\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{\mathrm{ma}s}\]---\left(2\right)$

式中：其中Δδ^mas表示逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角的偏差量，ΔP^mas、ΔQ^mas分别表示逆变器有功和无功出力的偏差量，Δi_ldq ^mas、Δv_odq ^mas和Δi_odq ^mas分别表示滤波器的电感电流、逆变器的输出电压和输出电流的偏差量，表示电压控制环节中Δv_odq ^mas关于时间积分的偏差量，Δγ_dq ^mas表示电流控制环节中Δi_odq ^mas关于时间积分的偏差量。表示Δx_INV ^mas求导数。

Δv_bDQ＝[Δv_bDQ1 Δv_bDQ2 … Δv_bDQm]^T，表示各节点电压的偏差量，Δω_com表示公共坐标系的频率偏差，Δω^mas表示逆变器本地坐标系的频率偏差，A_INV ^mas、B_INV ^mas、B_ωcom、C_INVω ^mas和C_INVc ^mas是系数矩阵。

2)建立PQ控制的逆变器的小干扰动态模型，逆变器分为功率外环、电流内环和LCL滤波器三部分.其中功率外环通过比例系数和积分系数配合控制，使逆变器输出的有功和无功功率等于给定的参考值，同时输出电流内环控制的参考信号；电流内环通过控制参数调节逆变器注入交流母线的电流；各逆微源变器坐标变换所需的角度由锁相环提取。对上述每个环节分别建立各自的小干扰动态模型，合并得到完整的逆变器模型：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\δ}}^{sla}\\ {{\mathrm{\Δi}}_{oDQ}}^{sla}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C_{INV\mathrm{\ω}}}^{sla}\\ {C_{INVc}}^{sla}\end{array}\right]\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{sla}\]---\left(4\right)$

其中：Δx_INV ^sla＝[Δω^sla ΔP^sla ΔQ^sla Δx_PQ ^sla Δγ_dq ^sla Δi_ldq ^sla Δv_odq ^sla Δi_odq ^sla]^T，Δω^sla表示逆变器本地坐标系的角频率偏差量，ΔP^sla、ΔQ^sla分别表示逆变器有功和无功出力的偏差量，Δi_ldq ^sla、Δv_odq ^sla和Δi_odq ^sla分别表示滤波器的电感电流、逆变器的输出电压和输出电流的偏差量，Δx_PQ ^sla表示功率外环中逆变器功率偏差量关于时间积分的偏差量，Δγ_dq ^mas表示电流控制环节中Δi_odq ^mas关于时间积分的偏差量。表示Δx_INV ^sla求导数。Δδ^sla表示逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角的偏差量，A_INV ^sla、B_INV ^sla、C_INVω ^sla和C_INVc ^sla是系数矩阵。

3)假设微电网系统中共有s个微电源，其中一个微电源作为主电源，采用下垂控制，用上标mas区分；其余(s-1)个微电源采用PQ控制，用上标sla区分，各微电源从1到s编号，分别建立小干扰动态模型，联立得到所有逆变器模块的小干扰动态模型：

其中，Δx_INV＝[Δx_INV1 ^mas Δx_INV2 ^sla … Δx_INVs ^sla]^T，表示Δx_INV求导数。Δi_oDQ＝[Δi_oDQ1 Δi_oDQ2 … Δi_oDQm]^T，A_INV、B_INV和C_INVc是系数矩阵。

第2步：建立网络和负荷模块的小干扰动态模型，认为网络和负荷都具由RL组成，考虑网络和负荷的动态特性，分别建立小干扰动态模型：

1)建立微电网网络模块的小干扰动态模型，由于微电网系统的规模小，电气联系紧密，逆变器的时间常数小，网络动态特性会对微电网系统的稳定性产生影响。认为微电网系统的网络都由RL组成，对每一条网络支路的微分方程在运行点附近线性化，联立所有网络支路方程得到微电网网络的小干扰动态模型：

式中：Δi_lineDQ＝[Δi_lineDQ1 Δi_lineDQ2 … Δi_lineDQn]^T，表示网络中各条线路上流过电流的偏差量，表示Δi_lineDQ求导数。A_NET、B_1NET和B_2NET是系数矩阵。式(7)可由式(7—1)所示的每条网络支路的微分方程经派克变换后，在稳态运行点附近线性化后联立得到：

$L_{linei}\frac{{\mathrm{di}}_{linei}}{dt}=v_{bj}-v_{bk}-r_{linei}{i}_{linei}---(7-1)$

其中：电流流向为从节点j流至节点k。

2)建立微电网负荷模块的小干扰动态模型，参考网络模块的小干扰建模方法，认为微电网的负荷为RL负荷，建立每个负荷的微分方程后，在运行点附近线性化，联立所有负荷方程得到微电网负荷的小干扰动态模型：具体如式(8)所示：

式中：Δi_loadDQ＝[Δi_loadDQ1 Δi_loadDQ2 … Δi_loadDQp]^T，表示流入各负荷的电流偏差量，表示Δi_loadDQ求导数。A_load、B_1load和B_2load是系数矩阵。式(8)可由式(8—1)所示的每个负荷的微分方程经派克变换后，在稳态运行点附近线性化后联立得到：

$L_{loadi}\frac{{\mathrm{di}}_{loadi}}{dt}=v_{bi}-R_{loadi}{i}_{loadi}---(8-1)$

其中：电流流向为流入节点i。

3)在逆变器模块、网络模块、负荷模块的小干扰动态模型分别建立后，将各模块方程联立即可得到描述微电网系统的一组微分—代数方程。为消去其中的代数变量，在各节点与地之间引入一个相当大的虚拟电阻r_N，用i_oi表示逆变器流入节点i的电流，i_loadi表示节点i流入负荷的电流，节点i、j间的支路电流在由i流入j时用i_linei，j表示。将各节点方程在稳态运行点附近线性化后联立，分别记Δi_oDQ、Δi_loadDQ、Δi_lineDQ的系数为M_INV、M_NET、M_load，反映网络拓扑情况，其中每个矩阵中的元素都由0、1、和－1组成.于是得到：

4)联立微源逆变器、网络和负荷方程，代入式(*)消去方程组中的代数变量，得到描述微电网系统的小干扰稳定模型：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{x}}_{INV}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{lineDQ}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{loadDQ}\end{array}\right]=A_{mg}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_{INV}\\ {\mathrm{\Δi}}_{lineDQ}\\ {\mathrm{\Δi}}_{loadDQ}\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中系数矩阵A_mg的具体形式为：

$A_{mg}=\left[\begin{array}{ccc}{A}_{INV}+B_{INV}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}& B_{INV}{R}_N{M}_{NET}& B_{INV}{R}_N{M}_{load}\\ B_{1NET}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}+B_{2NET}{C}_{INV\mathrm{\ω}}& A_{NET}+B_{1NET}{R}_N{M}_{NET}& B_{1NET}{R}_N{M}_{load}\\ B_{1LOAD}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}+B_{2LOAD}{C}_{INV\mathrm{\ω}}& B_{1LOAD}{R}_N{M}_{NET}& A_{load}+B_{1LOAD}{R}_N{M}_{load}\end{array}\right]---\left(10\right)$

第3步：将微电网系统的小干扰稳定模型建立完毕后，可以采用特征值法分析其小干扰稳定性，求解思路如下：

1)输入微电网系统的各元件参数和初始条件，根据式(10)中系数矩阵A_mg的表达式，得到主从控制下孤岛型微电网系统的小干扰稳定模型。

2)求解系数矩阵A_mg的全部特征根，根据特征根在复平面的分布情况，判断微电网系统在给定初始条件下的小干扰稳定性。

3)根据第2)步确定微电网系统主导特征根，分析主导特征根对各状态变量的参与因子，找出影响微电网系统小干扰稳定的关键元件和控制环节，即微电网系统的关键环节。

4)对微电网系统的关键环节，进一步分析相关元件参数改变时，主导特征根在复平面上的根轨迹图，分析这些参数变化对微电网系统小干扰稳定性的影响。

5)以第4)步的分析结果为理论依据，得到微电网系统小干扰稳定性的评价，并根据实际需求提出合理的方案，对微电网系统的元件参数进行优化。

微电网系统的元件参数和初始条件包括：

元件参数：主电源功率控制环节有功下垂系数m_p ^mas、无功下垂系数n_q ^mas；电压控制环节比例系数K_pv ^mas、积分系数K_iv ^mas；电流控制环节比例系数K_pc ^mas、积分系数K_ic ^mas；LCL滤波器电感值电阻值电容值耦合电感值L_c ^mas和耦合电感电阻值r_c ^mas。其余电源锁相环比例系数K_pL ^sla、积分系数K_iL ^sla；功率外环比例系数K_p ^sla、积分系数K_i ^sla；电流内环比例系数K_pc ^sla、积分系数K_ic ^sla；LCL滤波器电感值电阻值电容值耦合电感值L_c ^sla和耦合电感电阻值r_c ^sla。微电网系统虚拟电阻值r_N；线路电阻值r_line、电抗值x_line；负荷电阻值r_load、电抗值x_oad。

初始条件：微电网系统的电压等级V_n、额定功率f_n。主电源逆变器的输出电压V_odq ^mas、输出电流I_odq ^mas和电感电流I_ldq ^mas；逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角δ^mas。从电源逆变器的输出电压V_odq ^sla、输出电流I_odq ^sla和电感电流I_ldq ^sla；逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角δ^sla。网络各节点电压V_bdq、各条线路上流过电流I_linedq；负荷的有功功率P和无功功率Q。

Claims (9)

1.一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对微电网系统采用主从控制策略，主电源采用下垂控制，其余电源采用PQ控制，并以接口逆变器的控制模型代替微电网系统中各微电源模型；

步骤2、将微电网系统分为逆变器、网络和负荷三个模块，对每个模块分别建立小干扰动态模型后，合并得到完整的微电网系统小干扰稳定模型；

步骤3、采用特征值分析方法分析微电网系统的小干扰稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，对逆变器模块建立小干扰动态模型包括：对采用下垂控制的逆变器建立小干扰动态模型，以及对采用PQ控制的逆变器建立小干扰动态模型。

3.根据权利要求2所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，对采用下垂控制的逆变器建立小干扰动态模型具体为：下垂控制的逆变器包括功率控制环节、电压和电流控制环节以及LCL滤波环节，将各环节在各自本地坐标系上建模，再通过坐标变换，将各部分合并为统一的逆变器模型(1)和(2)：

$\[\mathrm{\Δ}{{\stackrel{\·}{x}}_{INV}}^{mas}\]={A_{INV}}^{mas}\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{mas}\]+{B_{INV}}^{mas}\[{\mathrm{\Δv}}_{bDQ}\]+B_{\mathrm{\ω}com}\[{\mathrm{\Δ\ω}}_{com}\]---\left(1\right)$

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\ω}}^{mas}\\ {{\mathrm{\Δi}}_{oDQ}}^{mas}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C_{INV\mathrm{\ω}}}^{mas}\\ {C_{INVc}}^{mas}\end{array}\right]\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{mas}\]---\left(2\right)$

式中：

其中Δδ^mas表示逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角的偏差量，ΔP^mas、ΔQ^mas分别表示逆变器有功和无功出力的偏差量，Δi_ldq ^mas、Δv_odq ^mas和Δi_odq ^mas分别表示滤波器的电感电流、逆变器的输出电压和输出电流的偏差量，表示电压控制环节中Δv_odq ^mas关于时间积分的偏差量，Δγ_dq ^mas表示电流控制环节中Δi_odq ^mas关于时间积分的偏差量，表示求导数，Δv_bDQ＝[Δv_bDQ1 Δv_bDQ2 … Δv_bDQm]^T，表示各节点电压的偏差量，Δω_com表示公共坐标系的频率偏差，Δω^mas表示逆变器本地坐标系的频率偏差，A_INV ^mas、B_INV ^mas、B_ωcom、C_INVω ^mas和C_INVc ^mas是系数矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，对采用PQ控制的逆变器建立小干扰动态模型具体为：采用PQ控制的逆变器包括功率外环、电流内环和LCL滤波器，将每个环节分别建立各自的小干扰动态模型，合并得到完整的逆变器模型(3)和(4)：

$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\δ}}^{sla}\\ {{\mathrm{\Δi}}_{oDQ}}^{sla}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C_{INV\mathrm{\ω}}}^{sla}\\ {C_{INVc}}^{sla}\end{array}\right]\[{{\mathrm{\Δx}}_{INV}}^{sla}\]---\left(4\right)$

式中：Δx_INV ^sla＝[Δω^sla ΔP^sla ΔQ^sla Δx_PQ ^sla Δγ_dq ^sla Δi_ldq ^sla Δv_odq ^sla Δi_odq ^sla]^T，Δω^sla表示逆变器本地坐标系的角频率偏差量，ΔP^sla、ΔQ^sla分别表示逆变器有功和无功出力的偏差量，Δi_ldq ^sla、Δv_odq ^sla和Δi_odq ^sla分别表示滤波器的电感电流、逆变器的输出电压和输出电流的偏差量，Δx_PQ ^sla表示功率外环中逆变器功率偏差量关于时间积分的偏差量，Δγ_dq ^mas表示电流内环中Δi_odq ^mas关于时间积分的偏差量，表示Δx_INV ^sla求导数，Δδ^sla表示逆变器本地坐标系与参考坐标系夹角的偏差量，A_INV ^sla、B_INV ^sla、C_INVω ^sla和C_INVc ^sla是系数矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，根据模型(1)和(2)以及模型(3)和(4)得到逆变器模块的小干扰动态模型(5)和(6)：

式中：Δx_INV＝[Δx_INV1 ^mas Δx_INV2 ^sla … Δx_INVs ^sla]^T，表示Δx_INV求导数，Δi_oDQ＝[Δi_oDQ1 Δi_oDQ2 … Δi_oDQm]^T，A_INV、B_INV和C_INVc是系数矩阵。

6.根据权利要求5所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，对网络模块建立小干扰动态模型(7)：

$\[\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{lineDQ}\]=A_{NET}\[{\mathrm{\Δi}}_{lineDQ}\]+B_{1NET}\[{\mathrm{\Δv}}_{bDQ}\]+B_{2NET}\mathrm{\Δ}\mathrm{\ω}---\left(7\right)$

式中，Δi_lineDQ＝[Δi_lineDQ1 Δi_lineDQ2 … Δi_lineDQn]^T，表示网络中各条线路上流过电流的偏差量，表示Δi_lineDQ求导数，A_NET、B_1NET和B_2NET是系数矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，对负荷模块建立小干扰动态模型(8)：

式中，Δi_loadDQ＝[Δi_loadDQ1 Δi_loadDQ2 … Δi_loadDQp]^T，表示流入各负荷的电流偏差量，表示Δi_loadDQ求导数，A_load、B_1load和B_2load是系数矩阵。

8.根据权利要求7所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，将模型(5)和(6)以及模型(7)和(8)的中间代数变量消去，最后得到微电网系统的小干扰稳定模型(9)：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{x}}_{INV}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{lineDQ}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{i}}_{loadDQ}\end{array}\right]=A_{mg}\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Δx}}_{INV}\\ {\mathrm{\Δi}}_{lineDQ}\\ {\mathrm{\Δi}}_{loadDQ}\end{array}\right]---\left(9\right)$

式中，系数矩阵A_mg的为：

$A_{mg}=\left[\begin{array}{ccc}{A}_{INV}+B_{INV}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}& B_{INV}{R}_N{M}_{NET}& B_{INV}{R}_N{M}_{load}\\ B_{1NET}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}+B_{2NET}{C}_{INV\mathrm{\ω}}& A_{NET}+B_{1NET}{R}_N{M}_{NET}& B_{1NET}{R}_N{M}_{load}\\ B_{1LOAD}{R}_N{M}_{INV}{C}_{INVc}+B_{2LOAD}{C}_{INV\mathrm{\ω}}& B_{1LOAD}{R}_N{M}_{NET}& A_{load}+B_{1LOAD}{R}_N{M}_{load}\end{array}\right]---\left(10\right)$

式中：R_N表示对角元素都由虚拟电阻构成的对角矩阵，M_INV、M_NET、M_load表示由元素0、1、和－1组成的系数矩阵。

9.根据权利要求8所述的一种孤岛型微电网小干扰稳定性分析方法，其特征在于，采用特征值分析方法分析微电网系统的小干扰稳定性具体为：

步骤3.1：输入微电网系统的各元件参数和初始条件，根据系数矩阵A_mg得到主从控制下孤岛型微电网系统的小干扰稳定模型；

步骤3.2：求解系数矩阵A_mg的全部特征根，根据特征根在复平面的分布情况，判断微电网系统在给定初始条件下的小干扰稳定性；

步骤3.3：根据步骤3.2确定微电网系统主导特征根，分析主导特征根对各状态变量的参与因子，找出影响微电网系统小干扰稳定的关键元件和控制环节，即微电网系统的关键环节；

步骤3.4：对微电网系统的关键环节，进一步分析相关元件参数改变时，主导特征根在复平面上的根轨迹图，分析这些元件参数变化对微电网系统小干扰稳定性的影响；

步骤3.5：以步骤3.4的分析结果为理论依据，得到微电网系统小干扰稳定性的评价，并根据实际需求提出合理的方案，对微电网系统的元件参数进行优化。