CN114977181A - 交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统 - Google Patents

交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统，其中方法包括：根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；根据协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；分别调节控制变量权重系数、状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与控制变量权重系数、状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；根据多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。本发明能有效地简化稳定性分析流程，能得到可靠的交直流混联电网协同控制系统稳定边界。

Description

交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统
技术领域
本发明涉及电网稳定性分析技术领域，尤其是涉及交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统。
背景技术
随着新能源接入比例的提高，交直流混联电网是未来电网发展的趋势。稳定性是交直流混联电网安全运行和控制的重要制约因素，因此，需要控制系统来控制交直流混联电网的稳定性。
控制系统实用的首要条件是系统必须稳定，控制系统的稳定性是指系统在一定的干扰作用下，偏离了稳定的平衡状态，在干扰消除后，能以足够的精度逐渐恢复到原来的状态的能力，它是系统固有的特性，与初始条件及输入无关。
由于交直流混联电网的协同控制模式复杂，涉及的控制元件种类繁多、数量庞大，因此，对交直流混联电网的协同控制进行稳定性分析难度较大。
发明内容
本发明的目的是提供交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统，以解决现有技术中交直流混联电网的协同控制难度较大的技术问题。
本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：
交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，包括：
根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；
根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；
分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；
根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
可选地，根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
根据与所述控制变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围；
根据与所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围。
可选地，所述协同控制模型具体为：
Figure BDA0003528283740000021
Figure BDA0003528283740000022
Figure BDA0003528283740000023
其中，
Figure BDA0003528283740000024
为第一个状态变量id的导数，
Figure BDA0003528283740000025
为第二个状态变量iq的导数，
Figure BDA0003528283740000026
为第三个状态变量udc的导数；id为流过交流电网功率控制器的d轴电流；iq为流过交流电网功率控制器的q轴电流；udc为直流电网母线电压；ed为交流电网母线电压的d轴分量；eq为交流电网母线电压的q轴分量；idc为直流电网母线电流；ud为交流电网功率控制器的d轴电压；uq为交流电网功率控制器的q轴电压；ubpc为直流电网功率控制器的出口电压；ω为角速度；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感；Rac为交流电网功率控制器损耗等效电阻；z1为第一个系统性能指标评价因子；z2为第二个系统性能指标评价因子；z3为第三个系统性能指标评价因子；z4为第四个系统性能指标评价因子；q11为第一个状态变量id的权重系数；q22为第二个状态变量iq的权重系数；q33为第三个状态变量udc的权重系数；r11为第一个控制变量ud的权重系数；r22为第二个控制变量uq的权重系数；r33为第三个控制变量ubpc的权重系数；y1为第一个输出变量；y2为第二个输出变量；y3为第三个输出变量。
可选地，所述稳定衡量因子具体为：
Figure BDA0003528283740000031
Figure BDA0003528283740000032
其中，Y为交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，X为黎卡提方程的解向量；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感。
可选地，根据与所述控制变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
分别从与第i组控制变量权重系数对应的第i个稳定衡量因子特征值集中选择最大的稳定衡量因子特征值构成第一特征值集，1≤i≤N，N为所述协同控制模型中控制变量的调节次数；
将所述第一特征值集中小于0的稳定衡量因子特征值加入到第二特征值集；
当所述状态变量权重系数为固定值时，所述第二特征值集中的各稳定衡量因子特征值所对应的控制变量权重系数为交直流混联电网协同控制的稳定范围。
可选地，根据与所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
分别从与第j组状态变量权重系数对应的第j个稳定衡量因子特征值集中选择最大的稳定衡量因子特征值构成第三特征值集，1≤j≤M，M为所述协同控制模型中状态变量的调节次数；
将所述第三特征值集中小于0的稳定衡量因子特征值加入到第四特征值集；
当所述控制变量权重系数为固定值时，所述第四特征值集中的各稳定衡量因子特征值所对应的状态变量权重系数为交直流混联电网协同控制的稳定范围。
本发明还提供了交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统，包括：
协同控制模型构建模块，用于根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；
稳定衡量因子确定模块，用于根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；
特征值集求解模块，用于分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；
稳定范围确定模块，用于根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
可选地，稳定范围确定模块根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
所述稳定范围确定模块根据与所述控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围；
所述稳定范围确定模块根据与所述状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围。
可选地，所述协同控制模型具体为：
Figure BDA0003528283740000051
Figure BDA0003528283740000052
Figure BDA0003528283740000053
其中，
Figure BDA0003528283740000054
为第一个状态变量id的导数，
Figure BDA0003528283740000055
为第二个状态变量iq的导数，
Figure BDA0003528283740000056
为第三个状态变量udc的导数；id为流过交流电网功率控制器的d轴电流；iq为流过交流电网功率控制器的q轴电流；udc为直流电网母线电压；ed为交流电网母线电压的d轴分量；eq为交流电网母线电压的q轴分量；idc为直流电网母线电流；ud为交流电网功率控制器的d轴电压；uq为交流电网功率控制器的q轴电压；ubpc为直流电网功率控制器的出口电压；ω为角速度；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感；Rac为交流电网功率控制器损耗等效电阻；z1为第一个系统性能指标评价因子；z2为第二个系统性能指标评价因子；z3为第三个系统性能指标评价因子；z4为第四个系统性能指标评价因子；q11为第一个状态变量id的权重系数；q22为第二个状态变量iq的权重系数；q33为第三个状态变量udc的权重系数；r11为第一个控制变量ud的权重系数；r22为第二个控制变量uq的权重系数；r33为第三个控制变量ubpc的权重系数；y1为第一个输出变量；y2为第二个输出变量；y3为第三个输出变量。
可选地，所述稳定衡量因子具体为：
Figure BDA0003528283740000061
Figure BDA0003528283740000062
其中，Y为交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，X为黎卡提方程的解向量；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感。
本发明提供了交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统，其中方法包括：根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
有鉴如此，本发明带来的有益效果是：
本发明选取交直流混联电网中的功率控制器联合构建协同控制模型，并得到用来判断交直流混联电网协同控制是否稳定的稳定衡量因子，能够对交直流混联电网的协同控制进行统一的稳定性分析，克服了交直流混联电网局部控制系统稳定性分析结果的不准确性；本发明可直观、简洁地得到协同控制系统的稳定边界，简化了稳定性分析的流程，降低了稳定性分析的难度和复杂度。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明系统的结构示意图；
图3为现有交流电网中AC/DC功率控制器的拓扑示意图；
图4为现有直流电网中DC/DC功率控制器的拓扑示意图；
图5为交直流混联电网控制的拓扑结构示意图；
图6为本发明中状态变量权重系数固定时的稳定衡量因子最大特征值集示意图；
图7为本发明中控制变量权重系数固定时的稳定衡量因子最大特征值集示意图；
其中，图1中的C1为直流功率控制器出口电容、Cac为交流电网滤波电容、iac为交流电网母线电流、ea为交流电网a相电压、eb为交流电网b相电压、ec为交流电网c相电压；图2中的ucon为直流电网功率控制器输出电压。
具体实施方式
本发明实施例提供了交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法及系统，以解决现有技术中交直流混联电网的协同控制难度较大的技术问题。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，以下为本发明交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法的实施例，包括：
S100：根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；
S200：根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；
S300：分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；
S400：根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
在步骤S100中，如附图1和附图2所示，选取交流电网和直流电网中的功率控制器，根据所选取的功率控制器构建交直流混联电网的协同控制模型：
Figure BDA0003528283740000081
Figure BDA0003528283740000082
Figure BDA0003528283740000083
其中，
Figure BDA0003528283740000084
为第一个状态变量id的导数，
Figure BDA0003528283740000085
为第二个状态变量iq的导数，
Figure BDA0003528283740000086
为第三个状态变量udc的导数；id为流过交流电网功率控制器的d轴电流；iq为流过交流电网功率控制器的q轴电流；udc为直流电网母线电压；ed为交流电网母线电压的d轴分量；eq为交流电网母线电压的q轴分量；idc为直流电网母线电流；ud为交流电网功率控制器的d轴电压；uq为交流电网功率控制器的q轴电压；ubpc为直流电网功率控制器的出口电压；ω为角速度；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感；Rac为交流电网功率控制器损耗等效电阻；z1为第一个系统性能指标评价因子；z2为第二个系统性能指标评价因子；z3为第三个系统性能指标评价因子；z4为第四个系统性能指标评价因子；q11为第一个状态变量id的权重系数；q22为第二个状态变量iq的权重系数；q33为第三个状态变量udc的权重系数；r11为第一个控制变量ud的权重系数；r22为第二个控制变量uq的权重系数；r33为第三个控制变量ubpc的权重系数；y1为第一个输出变量；y2为第二个输出变量；y3为第三个输出变量。
值得说明的是，交直流混联电网协同控制系统的系统性能指标包括稳定性、超调量、调节时间等，本实施例中的的Z1-Z4对这些性能指标均有影响。
在本实施例中，协同控制模型为状态空间函数，协同控制模型的状态变量具体是id、iq、udc；控制变量具体是ud、uq、ubpc；输出变量具体也是id、iq、udc。在本实施例中，输出变量数值选择为与状态变量一致。
在步骤S200中，根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数。
本实施例中，交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子为：
Figure BDA0003528283740000091
Figure BDA0003528283740000092
其中，Y为交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子；X为黎卡提方程的解向量；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感。
值得说明的是，本实施例中的稳定衡量因子利用了黎卡提方程的原理。黎卡提方程给出了一般判断形式，本实施例基于协同控制模型进行推导，并将黎卡提方程进行转换，得到了具有实际应用价值的稳定衡量因子。
在S300中，分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集。
具体的，当稳定衡量因子中的状态变量权重系数为固定值时，控制变量权重系数为可变变量，调节稳定衡量因子中的控制变量权重系数，分别求解第i组控制变量权重系数
Figure BDA0003528283740000101
对应的稳定衡量因子特征值集
Figure BDA0003528283740000102
其中，ri为第i组控制变量权重系数；
Figure BDA0003528283740000103
为第i组中第一个控制变量的权重系数；
Figure BDA0003528283740000104
为第i组中第二个控制变量的权重系数；
Figure BDA0003528283740000105
为第i组中第三个控制变量的权重系数；
Figure BDA0003528283740000106
为第i组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集；
Figure BDA0003528283740000107
为第i组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子第一个特征值；
Figure BDA0003528283740000108
为第i组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子第二个特征值；
Figure BDA0003528283740000109
为第i组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子第n个特征值，n表示特征值的数量，1≤i≤N，N为协同控制模型中控制变量的调节次数。值得说明的是，在控制变量的调节次数N确定的情况下，n为确定的值，n的取值等于控制变量的调节次数N。
值得说明的是，调节稳定衡量因子中的控制变量权重系数时，是根据一定步长逐次改变的；当交直流混联电网协同控制系统不稳定时，即可停止对控制变量权重系数的调节。
类似地，当稳定衡量因子中控制变量权重系数为固定值时，状态变量权重系数为可变变量，调节稳定衡量因子中的状态变量权重系数，分别求解第j组状态变量权重系数
Figure BDA00035282837400001010
对应的稳定衡量因子特征值集合
Figure BDA00035282837400001011
其中，rj为第j组状态变量权重系数；
Figure BDA00035282837400001012
为第j组中第一个状态变量的权重系数；
Figure BDA00035282837400001013
为第j组中第二个状态变量的权重系数；
Figure BDA00035282837400001014
为第i组中第三个状态变量的权重系数；
Figure BDA00035282837400001015
为第j组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集；
Figure BDA00035282837400001016
为第j组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子第一个特征值；
Figure BDA00035282837400001017
为第j组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子第二个特征值；
Figure BDA00035282837400001018
为第j组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子第n个特征值，1≤j≤M，M为协同控制模型中状态变量的调节次数。
在步骤S400中，根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
具体的，包括：根据与所述控制变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围；根据与所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围。
根据求解得到的与控制变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集特征值集，求解状态变量权重系数为固定值时交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
分别从与第i组控制变量权重系数对应的第i个稳定衡量因子特征值集中选择最大的稳定衡量因子特征值构成第一特征值集，1≤i≤N，N为所述协同控制模型中控制变量的调节次数；
将所述第一特征值集中小于0的稳定衡量因子特征值加入到第二特征值集；
当所述状态变量权重系数为固定值时，所述第二特征值集中的各稳定衡量因子特征值所对应的控制变量权重系数为交直流混联电网协同控制的稳定范围。
本实施例中，首先，从每个稳定衡量因子特征值集
Figure BDA0003528283740000111
中选取最大特征值，构成与
Figure BDA0003528283740000112
关联的最大特征值集合
Figure BDA0003528283740000113
其中，λrmax为每一组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中最大特征值的集合；
Figure BDA0003528283740000114
为第一组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中的最大特征值；
Figure BDA0003528283740000115
为每二组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中的最大特征值；
Figure BDA0003528283740000116
为每i组控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中的最大特征值。
然后，分别判断λrmax中的每一个元素
Figure BDA0003528283740000117
是否小于0，将λrmax中所有小于0的元素加入集合λ'rmax中，集合
Figure BDA0003528283740000118
其中，λ'rmax为λrmax中所有小于0的元素(稳定衡量因子特征值)的集合；
Figure BDA0003528283740000121
为λ'rmax中的第一个元素；
Figure BDA0003528283740000122
为λ'rmax中的第二个元素；
Figure BDA0003528283740000123
为λ'rmax中的第k个元素。
当稳定衡量因子中状态变量权重系数为固定值时，与
Figure BDA0003528283740000124
中对应的k组控制变量权重系数可保证交直流混联电网协同控制系统的稳定性。
值得说明的是，λ'rmax中的各元素均为稳定衡量因子特征值，λ'rmax中的各元素都有对应的一组控制变量权重系数，λ'rmax中有k个元素，则共有k组控制变量权重系数能保证交直流混联电网协同控制系统的稳定性。
类似地，根据与所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
分别从与第j组状态变量权重系数对应的第j个稳定衡量因子特征值集中选择最大的稳定衡量因子特征值构成第三特征值集，1≤j≤M，M为所述协同控制模型中状态变量的调节次数；值得说明的是，在状态变量的调节次数M确定的情况下，n为确定的值，n的取值等于状态变量的调节次数M。
将所述第三特征值集中小于0的稳定衡量因子特征值加入到第四特征值集；
当所述控制变量权重系数为固定值时，所述第四特征值集中的各稳定衡量因子特征值所对应的状态变量权重系数为交直流混联电网协同控制的稳定范围。
本实施例中，首先，从每个稳定衡量因子特征值集
Figure BDA0003528283740000125
中选取最大特征值，构成与
Figure BDA0003528283740000126
关联的最大特征值集合
Figure BDA0003528283740000127
其中，λqmax为每一组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中最大特征值的集合；
Figure BDA0003528283740000128
为第一组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中的最大特征值；
Figure BDA0003528283740000129
为每二组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中的最大特征值；
Figure BDA00035282837400001210
为每j组状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集中的最大特征值。
然后，分别判断λqmax中的每一个元素
Figure BDA00035282837400001211
是否小于0，将λqmax中所有小于0的元素加入集合λ'qmax中，集合
Figure BDA00035282837400001212
其中，λ'qmax为λqmax中所有小于0的元素(稳定衡量因子特征值)的集合；
Figure BDA0003528283740000131
为λ'qmax中的第一个元素；
Figure BDA0003528283740000132
为λ'qmax中的第二个元素；
Figure BDA0003528283740000133
为λ'qmax中的第t个元素。
当稳定衡量因子中控制变量权重系数为固定值时，与
Figure BDA0003528283740000134
中对应的t组状态变量权重系数可保证交直流混联电网协同控制系统的稳定性。
值得说明的是，λ'qmax中的各元素均为稳定衡量因子特征值，λ'qmax中的各元素都有对应的一组状态变量权重系数，λ'qmax中有t个元素，则共有t组状态变量权重系数能保证交直流混联电网协同控制系统的稳定性。
本发明实施例提供的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，选取交直流混联电网中的功率控制器联合构建协同控制模型，并得到用来判断交直流混联电网协同控制是否稳定的稳定衡量因子，能够对交直流混联电网的协同控制进行统一的稳定性分析，克服了交直流混联电网局部控制系统稳定性分析结果的不准确性；本发明可直观、简洁地得到协同控制系统的稳定边界，简化了稳定性分析的流程，降低了稳定性分析的难度和复杂度。本实施例基于状态空间函数和黎卡提方程对控制系统进行稳定性分析，可有效简化稳定性分析流程，得到可靠的控制系统稳定边界。
本发明参照图5搭建仿真模型，给出具体实例：
其中，角速度314rad/s，交流电网额定频率为50Hz，交流电网功率变换器滤波电感为2mH，交流电网交流电网功率控制器损耗等效电阻为0.2Ω，直流电网母线电容为5000uF，直流电网功率换流器损耗等效电阻为0.1Ω。
请参阅图6，当稳定衡量因子中状态变量权重系数Q＝diag(1,1,1)时，在diag(-2,-2,-2)至diag(10,10,10)范围内调整稳定衡量因子中控制变量权重系数的取值，求解得到交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子最大特征值集合，从而得到当Q＝diag(1,1,1)时，控制变量权重系数R＝diag(1,1,1)可使交直流混联电网协同控制系统稳定。
请参阅图7，当稳定衡量因子中控制变量权重系数R＝diag(1,1,1)时，在diag(-2,-2,-2)至diag(226,226,226)范围内调整稳定衡量因子中状态变量权重系数的取值，求解得到交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子最大特征值集合，从而得到当R＝diag(1,1,1)时，diag(0,0,0)≤Q≤diag(209.2,209.2,209.2)可使交直流混联电网协同控制系统稳定。
请参阅图2，本发明交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统的实施例，包括：
协同控制模型构建模块11，用于根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；
稳定衡量因子确定模块22，用于根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；
特征值集求解模块33，用于分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；
稳定范围确定模块44，用于根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
优选地，稳定范围确定模块根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
所述稳定范围确定模块根据与所述控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围；
所述稳定范围确定模块根据与所述状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围。
本实施例中的协同控制模型和稳定衡量因子，与交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法实施例中的相同，在此不再赘述。
本发明实施例提供的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统，选取交直流混联电网中的功率控制器联合构建协同控制模型，并得到用来判断交直流混联电网协同控制是否稳定的稳定衡量因子，能够对交直流混联电网的协同控制进行统一的稳定性分析，克服了交直流混联电网局部控制系统稳定性分析结果的不准确性；本发明可直观、简洁地得到协同控制系统的稳定边界，简化了稳定性分析的流程，降低了稳定性分析的难度和复杂度。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上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。

Claims (10)

1.交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，其特征在于，包括：
根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；
根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；
分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；
根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
2.根据权利要求1所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，其特征在于，根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
根据与所述控制变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围；
根据与所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围。
3.根据权利要求2所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，其特征在于，所述协同控制模型具体为：
Figure FDA0003528283730000011
Figure FDA0003528283730000012
Figure FDA0003528283730000021
其中，
Figure FDA0003528283730000022
为第一个状态变量id的导数，
Figure FDA0003528283730000023
为第二个状态变量iq的导数，
Figure FDA0003528283730000024
为第三个状态变量udc的导数；id为流过交流电网功率控制器的d轴电流；iq为流过交流电网功率控制器的q轴电流；udc为直流电网母线电压；ed为交流电网母线电压的d轴分量；eq为交流电网母线电压的q轴分量；idc为直流电网母线电流；ud为交流电网功率控制器的d轴电压；uq为交流电网功率控制器的q轴电压；ubpc为直流电网功率控制器的出口电压；ω为角速度；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感；Rac为交流电网功率控制器损耗等效电阻；z1为第一个系统性能指标评价因子；z2为第二个系统性能指标评价因子；z3为第三个系统性能指标评价因子；z4为第四个系统性能指标评价因子；q11为第一个状态变量id的权重系数；q22为第二个状态变量iq的权重系数；q33为第三个状态变量udc的权重系数；r11为第一个控制变量ud的权重系数；r22为第二个控制变量uq的权重系数；r33为第三个控制变量ubpc的权重系数；y1为第一个输出变量；y2为第二个输出变量；y3为第三个输出变量。
4.根据权利要求3所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，其特征在于，所述稳定衡量因子具体为：
Figure FDA0003528283730000025
其中，Y为交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，X为黎卡提方程的解向量；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感。
5.根据权利要求4所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，其特征在于，根据与所述控制变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
分别从与第i组控制变量权重系数对应的第i个稳定衡量因子特征值集中选择最大的稳定衡量因子特征值构成第一特征值集，1≤i≤N，N为所述协同控制模型中控制变量的调节次数；
将所述第一特征值集中小于0的稳定衡量因子特征值加入到第二特征值集；
当所述状态变量权重系数为固定值时，所述第二特征值集中的各稳定衡量因子特征值所对应的控制变量权重系数为交直流混联电网协同控制的稳定范围。
6.根据权利要求5所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析方法，其特征在于，根据与所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
分别从与第j组状态变量权重系数对应的第j个稳定衡量因子特征值集中选择最大的稳定衡量因子特征值构成第三特征值集，1≤j≤M，M为所述协同控制模型中状态变量的调节次数；
将所述第三特征值集中小于0的稳定衡量因子特征值加入到第四特征值集；
当所述控制变量权重系数为固定值时，所述第四特征值集中的各稳定衡量因子特征值所对应的状态变量权重系数为交直流混联电网协同控制的稳定范围。
7.交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统，其特征在于，包括：
协同控制模型构建模块，用于根据交流电网和直流电网中的功率控制器，构建交直流混联电网的协同控制模型；
稳定衡量因子确定模块，用于根据所述协同控制模型确定交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，所述稳定衡量因子包括多个控制变量权重系数和多个状态变量权重系数；
特征值集求解模块，用于分别调节所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数直至系统偏离稳定态，分别求解与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集；
稳定范围确定模块，用于根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围。
8.根据权利要求7所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统，其特征在于，稳定范围确定模块根据与所述控制变量权重系数、所述状态变量权重系数对应的多个稳定衡量因子特征值集确定交直流混联电网协同控制的稳定范围具体包括：
所述稳定范围确定模块根据与所述控制变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集，求解当所述状态变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围；
所述稳定范围确定模块根据与所述状态变量权重系数对应的稳定衡量因子特征值集，求解当所述控制变量权重系数为固定值时的交直流混联电网协同控制的稳定范围。
9.根据权利要求7所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统，其特征在于，所述协同控制模型具体为：
Figure FDA0003528283730000041
Figure FDA0003528283730000042
Figure FDA0003528283730000051
其中，
Figure FDA0003528283730000052
为第一个状态变量id的导数，
Figure FDA0003528283730000053
为第二个状态变量iq的导数，
Figure FDA0003528283730000054
为第三个状态变量udc的导数；id为流过交流电网功率控制器的d轴电流；iq为流过交流电网功率控制器的q轴电流；udc为直流电网母线电压；ed为交流电网母线电压的d轴分量；eq为交流电网母线电压的q轴分量；idc为直流电网母线电流；ud为交流电网功率控制器的d轴电压；uq为交流电网功率控制器的q轴电压；ubpc为直流电网功率控制器的出口电压；ω为角速度；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感；Rac为交流电网功率控制器损耗等效电阻；z1为第一个系统性能指标评价因子；z2为第二个系统性能指标评价因子；z3为第三个系统性能指标评价因子；z4为第四个系统性能指标评价因子；q11为第一个状态变量id的权重系数；q22为第二个状态变量iq的权重系数；q33为第三个状态变量udc的权重系数；r11为第一个控制变量ud的权重系数；r22为第二个控制变量uq的权重系数；r33为第三个控制变量ubpc的权重系数；y1为第一个输出变量；y2为第二个输出变量；y3为第三个输出变量。
10.根据权利要求9所述的交直流混联电网协同控制系统的稳定性分析系统，其特征在于，所述稳定衡量因子具体为：
Figure FDA0003528283730000055
其中，Y为交直流混联电网协同控制的稳定衡量因子，X为黎卡提方程的解向量；Cdc为直流电网母线电容；Rdc为直流电网功率控制器损耗等效电阻；Lac为交流电网功率控制器滤波电感。
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