CN114188934A - 一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电力系统技术领域，提供了一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法及装置，该方法包括：获取目标直流系统的电路参数，基于电路参数建立非线性微分方程；计算非线性微分方程的状态变量和目标直流系统运行于平衡点时非线性微分方程的平衡点状态变量；基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立坐标变化矩阵；基于恒功率负荷电压建立权重函数；基于坐标变换矩阵和状态变量，计算变换状态变量；基于权重函数和变化状态变量，建立目标直流系统的扰动稳定分析模型。本发明提供的方法，可以计及电流控制状态变量，充分考虑电流控制环对直流系统稳定性的影响，建立真实可靠的扰动稳定分析模型，为直流系统的稳定性分析提供依据。

Description

一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法及装置。

背景技术

为了实现碳达峰、碳中和的发展目标，电力系统接入可再生能源、电动汽车等设备的比例不断升高，电力系统的电力电子化程度不断深化。直流系统对高比例可再生能源和新型的电力电子化负荷的接入更加友好，但由于可再生能源具有较强的波动随机性，恒功率负载具有负阻特性，直流系统存在较为突出的稳定性问题。

克服直流系统的稳定性问题，需要进行直流系统的大扰动稳定性分析。现有的直流系统大扰动稳定分析模型只能基于滤波电感电流、直流目标电压等物理状态量变量及电压控制状态变量，与直流系统的实际情况差异较大，准确性低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法及装置，能够提高直流系统扰动稳定分析的准确性。

本发明实施例的第一方面提供了一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，包括：

获取目标直流系统的电路参数，基于所述电路参数建立所述目标直流系统的非线性微分方程；所述电路参数包括恒功率负荷电压；

计算所述非线性微分方程中的状态变量；计算所述目标直流系统运行于平衡点时，所述非线性微分方程中的平衡点状态变量；

基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数，建立坐标变换矩阵；基于所述恒功率负荷电压建立权重函数；

基于所述坐标变换矩阵和所述状态变量，计算变换状态变量；

基于所述权重函数和所述变换状态变量，建立所述目标直流系统的扰动稳定分析模型。

本发明实施例的第二方面提供了一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置，包括：

非线性微分方程构建模块，用于获取目标直流系统的电路参数，基于所述电路参数建立所述目标直流系统的非线性微分方程；所述电路参数包括恒功率负荷电压；

状态变量计算模块，用于计算所述非线性微分方程中的状态变量；计算所述目标直流系统运行于平衡点时，所述非线性微分方程中的平衡点状态变量；

坐标变换矩阵建立模块，用于基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数，建立坐标变换矩阵；基于所述恒功率负荷电压建立权重函数；

变换状态变量计算模块，用于基于所述坐标变换矩阵和所述状态变量，计算变换状态变量；

扰动稳定分析模型建立模块，用于基于所述权重函数和所述变换状态变量，建立所述目标直流系统的扰动稳定分析模型。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本发明实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供了一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，包括获取目标直流系统的电路参数，基于电路参数建立非线性微分方程；计算非线性微分方程的状态变量和目标直流系统运行于平衡点时非线性微分方程的平衡点状态变量；基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立坐标变化矩阵；基于恒功率负荷电压建立权重函数；基于坐标变换矩阵和状态变量，计算变换状态变量；基于权重函数和变化状态变量，建立目标直流系统的扰动稳定分析模型。本发明提供的方法，可以计及电流控制状态变量，充分考虑电流控制环对直流系统稳定性的影响，建立真实可靠的扰动稳定分析模型，为直流系统的稳定性分析提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法应用的系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法的实现流程示意图；

图3是本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法的最大估计吸引域示意图；

图4是本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法的直流母线电压波形图；

图5是本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法中，直流系统的实验拓扑结构。

本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法应用于分析直流系统的大扰动稳定性，该直流系统可以包括直流线路、恒功率负荷、电压电流双环控制的单个变流器。该模型构建方法生成的大扰动稳定性分析模型能够计及电压电流控制中的控制动态。

图2示出了本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法的实现流程示意图。

参见图1，本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法可以包括步骤S101至S105。

S101：获取目标直流系统的电路参数，基于电路参数建立目标直流系统的非线性微分方程；电路参数包括恒功率负荷电压。

在一些实施例中，非线性微分方程包括：

其中，C_f为变流器的输出滤波电容，V为变流器的输出直流母线电压，I为变流器输出滤波电感电流，I_c为直流线路电流；L_f为变流器的输出滤波电感，D为变流器的占空比，V_s为变流器的输入直流母线电压；L_c为直流线路电感，R_c为直流线路电阻，V_L为恒功率负荷的负荷电压；C_Lf为恒功率负荷的输入滤波电容，P为恒功率负荷的功率；k_pi为电流内环的比例系数，k_pv为电压外环的比例系数，V_ref为变流器的输出直流母线电压参考值，k_d为下垂系数，k_iv为电压外环的积分系数，k_ii为电流内环的积分系数，I_r为变流器的输出滤波电感电流参考值。

以上非线性微分方程中的变量包括物理状态变量、电压控制状态变量以及电流控制状态变量。物理状态变量包括恒功率负荷电压V_L、直流线路电流I_c、直流母线电压V、输出滤波电感电流I。电压控制状态变量包括电压控制环中的积分环节k_iv∫(V_ref-V-k_dI_c)dt；电流控制状态变量包括电流控制环中的积分环节k_ii∫(I_r-I)dt。

S102：计算非线性微分方程中的状态变量；计算目标直流系统运行于平衡点时，非线性微分方程中的平衡点状态变量。

在一些实施例中，状态变量包括：

其中，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆为状态变量，k_ii为电流内环的积分系数，I_r为变流器的输出滤波电感电流参考值，I为变流器输出滤波电感电流，k_iv为电流内环的积分系数，V_ref为变流器的输出直流母线电压参考值，V为变流器的输出直流母线电压，k_d为下垂系数，I_c为直流线路电流，V_L为恒功率负荷的负荷电压。

具体的，x为状态变量矩阵，x＝[x₁x₂x₃x₄x₅x₆]^T。

平衡点状态变量包括：

其中，x₁₀为平衡点处x₁的取值，x₂₀为平衡点处x₂的取值，x₃₀为平衡点处x₃的取值，x₄₀为平衡点处x₄的取值，x₅₀为平衡点处x₅的取值，x₆₀为平衡点处x₆的取值，V_s为变流器的输入直流母线电压，V为变流器的输出直流母线电压，k_d为下垂系数，P为恒功率负荷的功率。

S103：基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数，建立坐标变换矩阵；基于恒功率负荷电压建立权重函数。

在一些实施例中，坐标变换矩阵包括第一坐标变换矩阵和第二坐标变换矩阵。

在一些实施例中，S103中，基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立坐标变换矩阵，可以包括S201至S203。

在S201之前，本方法还可以包括基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立初始的坐标变换矩阵。

初始的坐标变换矩阵为：

在初始的坐标变换矩阵中，非线性的部分包括：u(x₆)＝1/(x₆+x₆₀)。

S201：获取恒功率负荷电压、恒功率负荷电压的预设最大值、预设最小值。

在一些实施例中，预设最大值为x_6max，预设最小值为x_6min，恒功率负荷电压为x₆＝V_L。

在一些实施例中，根据以上预设最大值、预设最小值可得，x₆∈[x_6min,x_6max]。则则直流系统的非线性微分方程在区域ψ＝{x∈R²|x_6min≤x₆≤x_6max}内的大扰动稳定性分析模型可以包括：

若x₆趋近于x_6max，则u(x₆)＝1/(x_6max+x₆₀)；

若x₆趋近于x_6min，则u(x₆)＝1/(x_6min+x₆₀)。

S202：若恒功率负荷电压趋近于预设最大值，则基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立第一坐标变换矩阵。

第一坐标变换矩阵包括：

S203：若恒功率负荷电压趋近于预设最小值，则基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立第二坐标变换矩阵。

第二坐标变换矩阵包括：

其中，A₁为第一坐标变换矩阵，A₂为第二坐标变换矩阵；V_s为变流器的输入直流母线电压，L_f为变流器的输出滤波电感，k_ii为电流内环的积分系数，k_pi为电流内环的比例系数，C_f为变流器的输出滤波电容，k_pv为电压外环的比例系数，k_iv为电压外环的积分系数，L_c为直流线路电感，k_d为下垂系数，C_Lf为恒功率负荷的输入滤波电容，P为恒功率负荷的功率，x₆₀为平衡点处x₆的取值，u_min＝1/(x_6max+x₆₀)，u_max＝1/(x_6min+x₆₀)。

可选的，根据差值绝对值判断x₆趋近于x_6max还是趋近于x_6min。

在一些实施例中，权重函数包括：

其中，ω₁为x₆趋近于x_6max时的权重函数，ω₂为x₆趋近于x_6min时的权重函数，x₆＝V_L为恒功率负荷电压，x_6max为恒功率负荷电压的预设最大值，x_6min为恒功率负荷电压的预设最小值。

S104：基于坐标变换矩阵和状态变量，计算变换状态变量。

若x₆趋近于x_6max，则：

若x₆趋近于x_6min，则：

S105：基于权重函数和变换状态变量，建立目标直流系统的扰动稳定分析模型。

在一些实施例中，目标直流系统的扰动稳定分析模型包括：

其中，

为目标直流系统的扰动稳定分析模型，ω_i为权重函数，A_i为坐标变换矩阵，x为状态变量矩阵，x＝[x₁x₂x₃x₄x₅x₆]^T，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆为状态变量。

在一些实施例中，

其中，A(x)为包含状态变量的非线性矩阵函数，可以将非线性微分方程变换至坐标原点。

在一些实施例中，A(x)中，x＝[x₁x₂x₃x₄x₅x₆]^T，

在一些实施例中，S105之后，本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法还可以包括：

S106：基于扰动稳定分析模型，判断目标直流系统在扰动后的状态，S106可以包括S301至S304。

S301：建立线性矩阵不等式，计算使线性矩阵不等式成立的对称矩阵。

线性矩阵不等式包括：

其中，M为对称矩阵，A₁为第一坐标变换矩阵，A₂为第二坐标变换矩阵；

S302：基于对称矩阵计算扰动稳定分析模型的估计吸引域。

估计吸引域包括：

Ω＝{x∈R⁶|x^TMx≤min(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x_6min}

其中，Ω为估计吸引域，M为对称矩阵，x为状态变量矩阵，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅为状态变量，x_6min为恒功率负荷电压的预设最小值；

S303：建立目标直流系统的李雅普诺夫函数，基于李雅普诺夫函数和估计吸引域计算扰动稳定分析模型的最大估计吸引域。

李雅普诺夫函数包括：

V(x)＝x^TMx/c

其中，V为李雅普诺夫函数，M为对称矩阵，x为状态变量矩阵，c＝minV(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x_6min,c}，x_6min,c为线性矩阵不等式成立对应的恒功率负荷电压预设最小值的临界值；

最大估计吸引域包括：

Ω_V＝{x:V(x)≤1}

其中，Ω_V为最大估计吸引域，V为李雅普诺夫函数，x为状态变量矩阵；

S304：基于最大估计吸引域建立暂态稳定性判断公式，若暂态稳定性判断公式成立，则判定目标直流系统在扰动后暂态稳定。

暂态稳定性判断公式包括：

V(X₀-X₁)≤1

其中，V为李雅普诺夫函数，X₀为目标直流系统扰动前的状态变量矩阵，X₁为目标直流系统扰动后平衡点的状态变量矩阵。

若暂态稳定性判断公式成立，则判定X₀位于X₁的最大估计吸引域内或边界上，判定目标直流系统在遭受大扰动后暂态稳定。

若暂态稳定性判断公式不成立，则X₀位于X₁的最大估计吸引域外，基于李雅普诺夫直接法所固有的保守性可知，此时的直流系统可能暂态失稳，也可能暂态稳定。

本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型的构建方法，能够计及电流控制状态变量，充分考虑电流控制环对直流系统稳定性分析的影响，通过构建电压电流双环控制模型，为分析电流控制参数对直流系统大扰动稳定性的影响提供模型支撑，为稳定性分析提供便利。

表1示出了一个具体的示例中，目标直流系统的参数。

表1目标直流系统的参数

在该具体的示例中，当恒功率负荷的功率为10MW时，直流系统的状态为X₀；当恒功率负荷的功率为12MW时，直流系统的状态为X₁。

由于V(X₁-X₀)＝0.4567<1，表明恒功率负荷功率从10MW突增至12MW的过程中，目标直流系统是暂态稳定的。

图3示出了本发明实施例提供的所述目标直流系统的最大估计吸引域示意图。图3选取输出滤波电感电流为横坐标，直流母线电压为纵坐标。

图4示出了本发明实施例提供的目标直流系统中，直流母线电压的波形图。

由图3和图4可知，本发明实施例提供的方法构建得到的双环控制直流系统扰动稳定性分析模型，可以真实可靠地进行目标直流系统大扰动后的稳定性分析。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图5示出了本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置的结构示意图。

参见图5，本发明实施例提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置50可以包括：非线性微分方程构建模块510、状态变量计算模块520、坐标变换矩阵建立模块530、变换状态变量计算模块540、扰动稳定分析模型建立模块550。

本发明提供的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置，可以计及电流控制状态变量，充分考虑电流控制环对直流系统稳定性的影响，建立真实可靠的扰动稳定分析模型，为直流系统的稳定性分析提供依据。

在一些实施例中，非线性微分方程包括：

其中，C_f为变流器的输出滤波电容，V为变流器的输出直流母线电压，I为变流器输出滤波电感电流，I_c为直流线路电流；L_f为变流器的输出滤波电感，D为变流器的占空比，V_s为变流器的输入直流母线电压；L_c为直流线路电感，R_c为直流线路电阻，V_L为恒功率负荷的负荷电压；C_Lf为恒功率负荷的输入滤波电容，P为恒功率负荷的功率；k_pi为电流内环的比例系数，k_pv为电压外环的比例系数，V_ref为变流器的输出直流母线电压参考值，k_d为下垂系数，k_iv为电压外环的积分系数，k_ii为电流内环的积分系数，I_r为变流器的输出滤波电感电流参考值。

在一些实施例中，状态变量包括：

其中，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆为状态变量，k_ii为电流内环的积分系数，I_r为变流器的输出滤波电感电流参考值，I为变流器输出滤波电感电流，k_iv为电流内环的积分系数，V_ref为变流器的输出直流母线电压参考值，V为变流器的输出直流母线电压，k_d为下垂系数，I_c为直流线路电流，V_L为恒功率负荷的负荷电压；

平衡点状态变量包括：

其中，x₁₀为平衡点处x₁的取值，x₂₀为平衡点处x₂的取值，x₃₀为平衡点处x₃的取值，x₄₀为平衡点处x₄的取值，x₅₀为平衡点处x₅的取值，x₆₀为平衡点处x₆的取值，V_s为变流器的输入直流母线电压，V为变流器的输出直流母线电压，k_d为下垂系数，P为恒功率负荷的功率。

在一些实施例中，坐标变换矩阵包括第一坐标变换矩阵和第二坐标变换矩阵；

坐标变换矩阵建立模块530具体用于：

获取恒功率负荷电压、恒功率负荷电压的预设最大值、预设最小值；

若恒功率负荷电压趋近于预设最大值，则基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立第一坐标变换矩阵；

若恒功率负荷电压趋近于预设最小值，则基于状态变量、平衡点状态变量、电路参数建立第二坐标变换矩阵；

预设最大值为x_6max，预设最小值为x_6min，恒功率负荷电压为x₆＝V_L；

第一坐标变换矩阵包括：

第二坐标变换矩阵包括：

其中，A₁为第一坐标变换矩阵，A₂为第二坐标变换矩阵；V_s为变流器的输入直流母线电压，L_f为变流器的输出滤波电感，k_ii为电流内环的积分系数，k_pi为电流内环的比例系数，C_f为变流器的输出滤波电容，k_pv为电压外环的比例系数，k_iv为电压外环的积分系数，L_c为直流线路电感，k_d为下垂系数，C_Lf为恒功率负荷的输入滤波电容，P为恒功率负荷的功率，x₆₀为平衡点处x₆的取值，u_min＝1/(x_6max+x₆₀)，u_max＝1/(x_6min+x₆₀)。

在一些实施例中，权重函数包括：

其中，ω₁为x₆趋近于x_6max时的权重函数，ω₂为x₆趋近于x_6min时的权重函数，x₆＝V_L为恒功率负荷电压，x_6max为恒功率负荷电压的预设最大值，x_6min为恒功率负荷电压的预设最小值。

在一些实施例中，目标直流系统的扰动稳定分析模型包括：

其中，g(x)为目标直流系统的扰动稳定分析模型，ω_i为权重函数，A_i为坐标变换矩阵，x为状态变量矩阵，x＝[x₁x₂x₃x₄x₅x₆]^T，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆为状态变量。

在一些实施例中，双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置50还可包括判断模块，用于：

建立线性矩阵不等式，计算使线性矩阵不等式成立的对称矩阵；

基于对称矩阵计算扰动稳定分析模型的估计吸引域；

建立目标直流系统的李雅普诺夫函数，基于李雅普诺夫函数和估计吸引域计算扰动稳定分析模型的最大估计吸引域；

基于最大估计吸引域建立暂态稳定性判断公式，若暂态稳定性判断公式成立，则判定目标直流系统在扰动后暂态稳定；

线性矩阵不等式包括：

其中，M为对称矩阵，A₁为第一坐标变换矩阵，A₂为第二坐标变换矩阵；

估计吸引域包括：

Ω＝{x∈R⁶|x^TMx≤min(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x_6min}

其中，Ω为估计吸引域，M为对称矩阵，x为状态变量矩阵，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅为状态变量，x_6min为恒功率负荷电压的预设最小值；

李雅普诺夫函数包括：

V(x)＝x^TMx/c

其中，V为李雅普诺夫函数，M为对称矩阵，x为状态变量矩阵，c＝minV(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x_6min,c}，x_6min,c为线性矩阵不等式成立对应的恒功率负荷电压预设最小值的临界值；

最大估计吸引域包括：

Ω_V＝{x:V(x)≤1}

其中，Ω_V为最大估计吸引域，V为李雅普诺夫函数，x为状态变量矩阵；暂态稳定性判断公式包括：

V(X₀-X₁)≤1

其中，V为李雅普诺夫函数，X₀为目标直流系统扰动前的状态变量矩阵，X₁为目标直流系统扰动后平衡点的状态变量矩阵。

图6是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备60包括：处理器600、存储器610以及存储在所述存储器610中并可在所述处理器600上运行的计算机程序620，例如双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建程序。所述处理器60执行所述计算机程序620时实现上述各个双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至S105。或者，所述处理器600执行所述计算机程序620时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块510至550的功能。

示例性的，所述计算机程序620可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器610中，并由所述处理器600执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序620在所述终端设备60中的执行过程。例如，所述计算机程序620可以被分割成非线性微分方程构建模块、状态变量计算模块、坐标变换矩阵建立模块、变换状态变量计算模块、扰动稳定分析模型建立模块。

所述终端设备60可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器600、存储器610。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备60的示例，并不构成对终端设备60的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器600可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器610可以是所述终端设备60的内部存储单元，例如终端设备60的硬盘或内存。所述存储器610也可以是所述终端设备60的外部存储设备，例如所述终端设备60上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器610还可以既包括所述终端设备60的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器610用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器610还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，包括：

获取目标直流系统的电路参数，基于所述电路参数建立所述目标直流系统的非线性微分方程；所述电路参数包括恒功率负荷电压；

计算所述非线性微分方程中的状态变量；计算所述目标直流系统运行于平衡点时，所述非线性微分方程中的平衡点状态变量；

基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数，建立坐标变换矩阵；基于所述恒功率负荷电压建立权重函数；

基于所述坐标变换矩阵和所述状态变量，计算变换状态变量；

基于所述权重函数和所述变换状态变量，建立所述目标直流系统的扰动稳定分析模型。

2.如权利要求1所述的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，所述非线性微分方程包括：

其中，C_f为变流器的输出滤波电容，V为变流器的输出直流母线电压，I为变流器输出滤波电感电流，I_c为直流线路电流；L_f为变流器的输出滤波电感，D为变流器的占空比，V_s为变流器的输入直流母线电压；L_c为直流线路电感，R_c为直流线路电阻，V_L为恒功率负荷的负荷电压；C_Lf为恒功率负荷的输入滤波电容，P为恒功率负荷的功率；k_pi为电流内环的比例系数，k_pv为电压外环的比例系数，V_ref为变流器的输出直流母线电压参考值，k_d为下垂系数，k_iv为电压外环的积分系数，k_ii为电流内环的积分系数，I_r为变流器的输出滤波电感电流参考值。

3.如权利要求1所述的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，所述状态变量包括：

其中，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆为状态变量，k_ii为电流内环的积分系数，I_r为变流器的输出滤波电感电流参考值，I为变流器输出滤波电感电流，k_iv为电流内环的积分系数，V_ref为变流器的输出直流母线电压参考值，V为变流器的输出直流母线电压，k_d为下垂系数，I_c为直流线路电流，V_L为恒功率负荷的负荷电压；

所述平衡点状态变量包括：

其中，x₁₀为平衡点处x₁的取值，x₂₀为平衡点处x₂的取值，x₃₀为平衡点处x₃的取值，x₄₀为平衡点处x₄的取值，x₅₀为平衡点处x₅的取值，x₆₀为平衡点处x₆的取值，V_s为变流器的输入直流母线电压，V为变流器的输出直流母线电压，k_d为下垂系数，P为恒功率负荷的功率。

4.如权利要求1所述的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，所述坐标变换矩阵包括第一坐标变换矩阵和第二坐标变换矩阵；

所述基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数建立坐标变换矩阵，包括：

获取所述恒功率负荷电压、恒功率负荷电压的预设最大值、预设最小值；

若所述恒功率负荷电压趋近于所述预设最大值，则基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数建立所述第一坐标变换矩阵；

若所述恒功率负荷电压趋近于所述预设最小值，则基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数建立所述第二坐标变换矩阵；

所述预设最大值为x_6max，所述预设最小值为x_6min，所述恒功率负荷电压为x₆＝V_L；

所述第一坐标变换矩阵包括：

所述第二坐标变换矩阵包括：

其中，A₁为第一坐标变换矩阵，A₂为第二坐标变换矩阵；V_s为变流器的输入直流母线电压，L_f为变流器的输出滤波电感，k_ii为电流内环的积分系数，k_pi为电流内环的比例系数，C_f为变流器的输出滤波电容，k_pv为电压外环的比例系数，k_iv为电压外环的积分系数，L_c为直流线路电感，k_d为下垂系数，C_Lf为恒功率负荷的输入滤波电容，P为恒功率负荷的功率，x₆₀为平衡点处x₆的取值，u_min＝1/(x_6max+x₆₀)，u_max＝1/(x_6min+x₆₀)。

5.如权利要求1所述的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，所述权重函数包括：

其中，ω₁为x₆趋近于x_6max时的权重函数，ω₂为x₆趋近于x_6min时的权重函数，x₆＝V_L为恒功率负荷电压，x_6max为恒功率负荷电压的预设最大值，x_6min为恒功率负荷电压的预设最小值。

6.如权利要求1所述的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，所述目标直流系统的扰动稳定分析模型包括：

其中，g(x)为目标直流系统的扰动稳定分析模型，ω_i为权重函数，A_i为坐标变换矩阵，x为状态变量矩阵，x＝[x₁x₂x₃x₄x₅x₆]^T，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆为状态变量。

7.如权利要求1至6任一项所述的双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建方法，其特征在于，所述建立所述目标直流系统的扰动稳定分析模型之后，所述方法还包括：

建立线性矩阵不等式，计算使所述线性矩阵不等式成立的对称矩阵；

基于所述对称矩阵计算所述扰动稳定分析模型的估计吸引域；

建立所述目标直流系统的李雅普诺夫函数，基于所述李雅普诺夫函数和所述估计吸引域计算所述扰动稳定分析模型的最大估计吸引域；

基于所述最大估计吸引域建立暂态稳定性判断公式，若所述暂态稳定性判断公式成立，则判定所述目标直流系统在扰动后暂态稳定；

所述线性矩阵不等式包括：

其中，M为对称矩阵，A₁为第一坐标变换矩阵，A₂为第二坐标变换矩阵；

所述估计吸引域包括：

Ω＝{x∈R⁶|x^TMx≤min(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x_6min}

其中，Ω为估计吸引域，M为对称矩阵，x为状态变量矩阵，x₁、x₂、x₃、x₄、x₅为状态变量，x_6min为恒功率负荷电压的预设最小值；

所述李雅普诺夫函数包括：

V(x)＝x^TMx/c

其中，V为李雅普诺夫函数，M为对称矩阵，x为状态变量矩阵，c＝minV(x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x_6min,c}，x_6min,c为所述线性矩阵不等式成立对应的恒功率负荷电压预设最小值的临界值；

所述最大估计吸引域包括：

Ω_V＝{x:V(x)≤1}

其中，Ω_V为最大估计吸引域，V为李雅普诺夫函数，x为状态变量矩阵；

所述暂态稳定性判断公式包括：

V(X₀-X₁)≤1

其中，V为李雅普诺夫函数，X₀为所述目标直流系统扰动前的状态变量矩阵，X₁为所述目标直流系统扰动后平衡点的状态变量矩阵。

8.一种双环控制直流系统扰动稳定分析模型构建装置，其特征在于，包括：

非线性微分方程构建模块，用于获取目标直流系统的电路参数，基于所述电路参数建立所述目标直流系统的非线性微分方程；所述电路参数包括恒功率负荷电压；

状态变量计算模块，用于计算所述非线性微分方程中的状态变量；计算所述目标直流系统运行于平衡点时，所述非线性微分方程中的平衡点状态变量；

坐标变换矩阵建立模块，用于基于所述状态变量、所述平衡点状态变量、所述电路参数，建立坐标变换矩阵；基于所述恒功率负荷电压建立权重函数；

变换状态变量计算模块，用于基于所述坐标变换矩阵和所述状态变量，计算变换状态变量；

扰动稳定分析模型建立模块，用于基于所述权重函数和所述变换状态变量，建立所述目标直流系统的扰动稳定分析模型。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。

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