直流分布式电源系统稳定性分析

发布时间：2020-06-18 05:14

【摘要】：分布式电源系统因具有高可靠性、高功率密度以及高灵活性等优点,被广泛应用在新能源、通信、航空航天等领域。子系统单独设计时可以满足一定的稳定性和动态性能要求,但是当多个子系统级联成分布式电源系统时,有可能引起整个系统不稳定。本文主要通过阻抗分析方法研究级联系统不稳定的原因,并提出了降低输出阻抗相应的解决办法。针对两个变换器级联不稳定的问题,本文首先通过状态空间平均法建立了变换器的小信号模型,通过小信号模型得到前级源变换器的开环、闭环输出阻抗及后级负载变换器的开环、闭环输入阻抗,为分析阻抗特性以及优化阻抗奠定了基础;然后根据所建立的变换器模型推导了级联系统通用的源效应和负载效应变换公式,提出适用于级联系统广义的阻抗判据方法;最后分析了级联系统的恒功率负载特性以及闭环输入、输出阻抗特性,并给出相应的结论。针对级联系统由于输入、输出阻抗的幅值产生交叠从而引起母线电压产生较大幅值振荡的问题,本文研究了母线电压振荡幅值的影响因素,并分析了级联系统的性能,提出适用于级联系统的阻抗优化方法。通过输出电流反馈降低了前级变换器输出阻抗的尖峰幅值,有效地降低级联系统母线电压的振荡幅值,从而提高了级联系统的稳定性。通过对两个电压反馈控制的Buck变换器级联系统进行仿真,验证了所提出的输出电流反馈方法的有效性,降低了级联系统的母线电压纹波振荡幅值。针对恒功率负载引起级联系统不稳定的问题,分别从传递函数和环路增益的角度,给出了级联系统不稳定的原因,从而得出级联系统稳定的条件。针对现有阻抗比判据的保守性问题,分析了五种情况下输入、输出阻抗交叠时的相角范围,提出了绝对稳定性的条件,为级联系统设计提供了理论依据。针对现有阻抗比判据仅从幅值特性判断级联系统稳定性的问题,分析了阻尼滤波器对变换器输入阻抗特性的影响,并给出了相应的结论。仿真结果验证了从相角特性分析级联系统稳定的正确性。本文的研究主要为电力电子系统集成提供相应的理论依据,同时为模块化电源的设计提供了相应的工程设计参考。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN86
【图文】：

分布式电源

于国家自然科学基金（编号：51777041），法进行研究。电子技术的发展，用电设备对供电系统提出了具有较高的功率密度、较快的暂态响应的同苛的需求。在具有单个集中供电的分布式电不足以满足这些需求，而且当输入、输出电用单个变换器将降低整个系统的效率。刻的需求，分布式电源系统已经成为电气设其主要通过多个功率变换单元以不同的连接杂的功率供应结构，并且满足了不同的负载少模块要求的情况下，还为系统提供了冗余系统主要的连接方式有级联、串联和并联等联时组成的分布式电源系统。输入电压经过母线电压，然后该母线电压通过直流母线分线电压转换为负载所需要的电压水平。

级联系统,小信号稳定性

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文尔滨工业大学、浙江大学、西安交通大学、南京航空航天了级联系统稳定性相关研究工作的发展。于 Middlebrook 级联系统小信号稳定性研究现状系统小信号稳定性是电力电子模块化和系统集成急需解信号模型是近似的线性化，忽略了系统的一些非线性因素作点附近将其线性化，主要的方法是状态空间平均法。小于大信号稳定性而言的，比如系统的切载、启动等不适用析。对级联系统小信号稳定性的研究最早是 1976 年 Midd计滤波器时提出的级联系统小信号稳定性判据，其后相关brook 判据[2]所存在的不足进行了相应的改进，如图 1-2

【参考文献】