基于改進(jìn)廣義導(dǎo)抗法的獨(dú)立電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析

胡 健 付立軍 王 剛 馬 凡

(艦船綜合電力技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(海軍工程大學(xué)) 武漢 430033)

基于改進(jìn)廣義導(dǎo)抗法的獨(dú)立電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析

胡 健 付立軍 王 剛 馬 凡

(艦船綜合電力技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(海軍工程大學(xué)) 武漢 430033)

系統(tǒng)穩(wěn)定性是獨(dú)立電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)需要被重點(diǎn)考慮的因素。由于現(xiàn)有穩(wěn)定性判據(jù)的保守性，使得獨(dú)立電力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)為保證穩(wěn)定運(yùn)行而付出了更多代價(jià)，對(duì)電力電子裝置級(jí)聯(lián)的條件提出了更嚴(yán)格的限制。為此提出同時(shí)考慮增益裕度約束和相位裕度約束的改進(jìn)廣義導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析方法，推導(dǎo)了具有更小禁止域的穩(wěn)定性判據(jù)，用以計(jì)算多運(yùn)行點(diǎn)系統(tǒng)的電源廣義阻抗約束集和負(fù)載廣義導(dǎo)納集。以某同步整流發(fā)電機(jī)帶恒功率負(fù)載的獨(dú)立電力系統(tǒng)為例，驗(yàn)證了所提出的穩(wěn)定性分析方法的正確性。與現(xiàn)有方法相比，該方法有效降低了保守性，提高了分析精度。

獨(dú)立電力系統(tǒng) 整流發(fā)電系統(tǒng) 恒功率負(fù)載 穩(wěn)定性分析

0 引言

獨(dú)立電力系統(tǒng)是指與大電網(wǎng)隔離獨(dú)立運(yùn)行的電力系統(tǒng)，近年來在船舶、混合動(dòng)力汽車、海島等電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用[1-5]。獨(dú)立電力系統(tǒng)中通常含有變頻調(diào)速的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它被認(rèn)為是一類恒功率負(fù)載，具有負(fù)阻抗特性，這是導(dǎo)致獨(dú)立電力系統(tǒng)失穩(wěn)的主要原因[6，7]。此外，電力電子裝置級(jí)聯(lián)是獨(dú)立電力系統(tǒng)的另一個(gè)特征。雖然級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中各電力電子裝置在設(shè)計(jì)時(shí)能確保獨(dú)自運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定，但是它們級(jí)聯(lián)后由于輸入輸出阻抗的不匹配，容易導(dǎo)致級(jí)聯(lián)系統(tǒng)失穩(wěn)[8-11]。因此在設(shè)計(jì)和分析獨(dú)立電力系統(tǒng)時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。另一方面，由于獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)行存在多種運(yùn)行點(diǎn)的情況[12-16]，系統(tǒng)電壓、頻率、負(fù)載功率等常在一定的范圍內(nèi)變化，運(yùn)行點(diǎn)往往不是確定值，因此需要研究有異于單一運(yùn)行點(diǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析的方法。

在獨(dú)立電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法中，目前主流的方法是通過計(jì)算級(jí)聯(lián)系統(tǒng)源輸出阻抗(Zs)和負(fù)載輸入導(dǎo)納(Yl)乘積的奈奎斯特曲線，來判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性[17]。Middlebrook判據(jù)[18]是最簡(jiǎn)單的一種系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法，根據(jù)Middlebrook輸入輸出阻抗判據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)的ZsYl奈奎斯特曲線全部位于單位圓內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。因此在已知源輸出阻抗(或負(fù)載導(dǎo)納)時(shí)，可以計(jì)算得出負(fù)載約束導(dǎo)納(或源約束阻抗)，反之亦然。然而，Middlebrook判據(jù)按照滿足所有相位裕度約束的前提下，只考慮了增益裕度約束，因此在奈奎斯特平面中除了單位圓內(nèi)部的區(qū)域外，其他區(qū)域均為禁止域，具有嚴(yán)重的保守性；增益相角判據(jù)[19]和相對(duì)論證判據(jù)[20，21]可以降低穩(wěn)定性分析結(jié)果的保守性，但是由于數(shù)學(xué)求解形式復(fù)雜，且容易受源和負(fù)載組成形式的影響，使其很少在實(shí)際的獨(dú)立電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。能量源聯(lián)合分析判據(jù)[22-24](Energy Source Analysis Consortium,ESAC Criterion)在GMPM判據(jù)禁止域基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，定義了新的更小的禁止域，大大減小了穩(wěn)定性分析方法的保守性并簡(jiǎn)化了判據(jù)的復(fù)雜程度，因此是目前導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析方法中首先選用的一種穩(wěn)定性判據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)存在多個(gè)不同的運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，建立源輸出廣義阻抗和負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納，通過選擇合適的導(dǎo)抗穩(wěn)定性判據(jù)，建立廣義負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集或者源輸出阻抗約束集，分析獨(dú)立系統(tǒng)在多運(yùn)行點(diǎn)下的靜態(tài)穩(wěn)定性。

本文在現(xiàn)有廣義導(dǎo)抗法ESAC穩(wěn)定性判據(jù)基礎(chǔ)上，首先將原有相位裕度約束和增益裕度約束分開考慮的過程改為同時(shí)考慮相位裕度約束和增益裕度約束對(duì)奈奎斯特平面禁止域的影響，得到含更小禁止域的改進(jìn)穩(wěn)定性判據(jù)；再根據(jù)源廣義輸出阻抗集和改進(jìn)的穩(wěn)定性判據(jù)，計(jì)算具有更小保守性的負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集，根據(jù)負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集與廣義負(fù)載輸入導(dǎo)納集判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；最后以某三相同步交流發(fā)電機(jī)接不控整流裝置帶恒功率負(fù)載的獨(dú)立電力系統(tǒng)為例，驗(yàn)證本文方法與現(xiàn)有方法相比有效改善了保守性，并得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

1 小環(huán)增益曲線和ESAC判據(jù)

1.1 小環(huán)增益曲線

對(duì)于一個(gè)獨(dú)立電力系統(tǒng)，通過戴維南等效將其等效為一個(gè)源-負(fù)載系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 戴維南等效源-負(fù)載電路Fig.1 The Thevenin equivalent source-load circuit

圖1中vs為戴維南等效電勢(shì)，Zs為源阻抗，vl為等效負(fù)載電壓，Zl為負(fù)載阻抗。對(duì)于端口電壓v有

(1)

定義Zs和Zl為

(2)

則式(1)可以改寫為

(3)

根據(jù)奈奎斯特理論，當(dāng)負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)候，Nl不存在位于右半平面的零點(diǎn)，同樣當(dāng)電源帶恒功率負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，Ds不存在位于右半平面的零點(diǎn)。對(duì)式(3)進(jìn)行變形，得到

(4)

式中，Yl為負(fù)載導(dǎo)納，Yl=1/Zl。將ZsYl的奈奎斯特曲線稱為小環(huán)增益曲線[22-24]。因?yàn)镹l和Ds在右半平面不含有零點(diǎn)，所以當(dāng)1+ZsYl右半平面不存在零點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。小環(huán)增益曲線在s平面上，不包含(-1，j0)的點(diǎn)。

1.2 ESAC穩(wěn)定性判據(jù)

獨(dú)立電力系統(tǒng)含有多運(yùn)行點(diǎn)的特點(diǎn)，使得單一運(yùn)行點(diǎn)的穩(wěn)定性分析方法不能全面反映獨(dú)立電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此需要研究廣義穩(wěn)定性。廣義導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析需要根據(jù)系統(tǒng)不同運(yùn)行點(diǎn)形成源輸出廣義阻抗和負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納[25]。再根據(jù)源輸出廣義阻抗計(jì)算負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集，或者根據(jù)負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納計(jì)算源輸出阻抗約束集。

最為主要的步驟是選擇合適的穩(wěn)定性判據(jù)來計(jì)算導(dǎo)納和阻抗約束集。穩(wěn)定性判據(jù)定義原則是確保小環(huán)增益曲線不包含s平面上(-1，j0)的點(diǎn)。目前廣義穩(wěn)定性分析方法中，廣泛使用的穩(wěn)定性判據(jù)是ESAC穩(wěn)定性判據(jù)。

ESAC穩(wěn)定性判據(jù)禁止域由兩部分組成，第一部分邊界是平行于實(shí)軸的兩條直線，始于負(fù)無窮，與單位圓相交于相位裕度約束在s平面上與單位圓的交點(diǎn)。其中相位裕度約束曲線為兩條與負(fù)實(shí)軸夾角為±PM的直線[22-24]，ESAC穩(wěn)定性判據(jù)禁止域如圖2所示。表達(dá)式為

(5)式中，PM為相位裕度；∠x= angle(Re(x)+jIm(x))，∠x∈(-π，π]，加法運(yùn)算的結(jié)果以2π為周期映射到區(qū)間(-π，π]中。ESAC穩(wěn)定性判據(jù)的禁止域第二部分邊界是增益裕度約束與負(fù)實(shí)軸交點(diǎn)(-1/GM，j0)，與單位圓上交點(diǎn)的連線，增益裕度約束方程為

(6)

式中，GM為增益裕度，dB。

圖2 ESAC穩(wěn)定性判據(jù)Fig.2 ESAC stability criterion

穩(wěn)定性判據(jù)邊界曲線包含(-1，j0)點(diǎn)的區(qū)域?yàn)榻褂?。與其他穩(wěn)定性判據(jù)相比較，ESAC判據(jù)具有更小的禁止域，允許小環(huán)增益曲線在s平面上有更大的穩(wěn)定區(qū)域。

2 改進(jìn)的廣義導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析方法

2.1 穩(wěn)定性判據(jù)

為盡可能減小穩(wěn)定性判據(jù)的保守性，需要將禁止域邊界在可能的范圍內(nèi)進(jìn)一步縮小，通過幅值增益約束和相位裕度約束的相互限制減小禁止域，使得小環(huán)增益曲線可以在相平面上更大的范圍內(nèi)出現(xiàn)，從而改善穩(wěn)定性判據(jù)保守性。

在ESAC穩(wěn)定性判據(jù)的基礎(chǔ)上，當(dāng)確定禁止域第一部分邊界時(shí)，考慮±PM的相角約束，同時(shí)考慮增益裕度約束1/GM的影響，將第一部分平行實(shí)軸直線與圓的交點(diǎn)，由原先在單位圓上，改為半徑為1/GM的圓上，其中GM≥1。改進(jìn)法禁止域平行實(shí)軸的第一部分邊界數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(7)

為避免因考慮增益裕度約束后，禁止域第二部分邊界包含更多區(qū)域，改進(jìn)法禁止域第一部分邊界與第二部分邊界的交點(diǎn)為改進(jìn)法平行線與ESAC判據(jù)的交點(diǎn)，與負(fù)實(shí)軸仍然交于(-1/GM，j0)點(diǎn)，改進(jìn)法禁止域的第二部分邊界數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(8)

改進(jìn)的穩(wěn)定性判據(jù)禁止域如圖3所示。

圖3 改進(jìn)的穩(wěn)定性判據(jù)Fig.3 Improved stability criterion

當(dāng)在相同的相位裕度PM約束下，改進(jìn)法具有比ESAC判據(jù)更小的禁止域，保守性得到了改善，且增益裕度GM越大，改善效果越明顯，GM=1 dB時(shí)，兩者是重合的，所以ESAC判據(jù)是改進(jìn)法在GM=1 dB時(shí)的一種特殊情況。當(dāng)在相同的增益裕度GM約束下，改進(jìn)法能得到比ESAC判據(jù)更小的禁止域，PM接近0°時(shí)兩種方法保守性一樣，當(dāng)PM=90°時(shí)，保守性改善效果最明顯。

2.2 負(fù)載廣義導(dǎo)納約束集

如圖4所示，在s平面上繪制穩(wěn)定性判據(jù)禁止域邊界曲線和源輸出阻抗曲線。由前文已知若小環(huán)增益曲線不能包含點(diǎn)(-1，j0)，則系統(tǒng)穩(wěn)定，根據(jù)穩(wěn)定性判據(jù)，即不進(jìn)入禁止域內(nèi)。

圖4 單個(gè)頻率下廣義約束集計(jì)算Fig.4 The generalized constraint set under a single frequency

選定某一頻率點(diǎn)fa，Zs，a為該頻率下源輸出阻抗奈奎斯特曲線上的值。點(diǎn)sb為位于穩(wěn)定性判據(jù)禁止域邊界曲線上的點(diǎn)，當(dāng)小環(huán)增益曲線觸及禁止域邊界時(shí)，負(fù)載約束導(dǎo)納有

(9)

當(dāng)源輸入阻抗已知時(shí)，將點(diǎn)sb沿sc到sd的方向在整條邊界上移動(dòng)時(shí)計(jì)算得到在頻率點(diǎn)fa處的負(fù)載輸入導(dǎo)納約束，Yl，ab在幅值-相角平面上為一閉合曲線。將源輸出阻抗奈奎斯特曲線上的值由頻率點(diǎn)fa擴(kuò)大至整個(gè)頻域或者某段感興趣的范圍，就得到了以頻率、相角和幅值為坐標(biāo)軸的三維廣義負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集。

2.3 廣義穩(wěn)定性分析

對(duì)于像不確定系統(tǒng)或時(shí)變系統(tǒng)等具有多個(gè)平衡狀態(tài)點(diǎn)的系統(tǒng)，例如當(dāng)發(fā)電機(jī)端角頻率在0.9(pu)～1.1(pu) 范圍內(nèi)變化，均分選取10個(gè)狀態(tài)點(diǎn)，負(fù)載端功率在0.8(pu)～1.2(pu)變化，均分取10個(gè)狀態(tài)點(diǎn)。利用傳統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法，就有100種運(yùn)行點(diǎn)需要計(jì)算。若利用廣義穩(wěn)定性分析方法，可以在三維空間坐標(biāo)系中，一次性完成穩(wěn)定性分析，這樣就避免了傳統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法重復(fù)計(jì)算的過程。

在三維空間中，以x軸為頻率對(duì)數(shù)，單位是Hz，y軸是相角，單位是°，z軸是幅值增益，單位是dB，建立三維空間導(dǎo)納/阻抗坐標(biāo)系?？捎猛沟冉嵌噙呅畏╗25]或其他數(shù)學(xué)方法確定含有多運(yùn)行點(diǎn)系統(tǒng)在固定頻率時(shí)的源輸出阻抗范圍曲線，擴(kuò)展至整個(gè)頻域范圍建立三維源輸出廣義阻抗集。再結(jié)合穩(wěn)定性判據(jù)和求取廣義約束集方法，計(jì)算負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集。通過判斷源輸出廣義阻抗集空間和廣義約束集空間在三維坐標(biāo)系中是否存在重疊的部分判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定，若不存在重疊部分，表明在整個(gè)頻域范圍內(nèi)小環(huán)增益曲線不包含(-1，0)的點(diǎn)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

廣義穩(wěn)定性分析方法與傳統(tǒng)穩(wěn)定性方法相比，其優(yōu)勢(shì)在于處理多運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)的情況，但對(duì)于有固定運(yùn)行平衡點(diǎn)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析同樣適用，此時(shí)就變?yōu)榕袛嗳S空間中兩條曲線是否有交點(diǎn)。

3 算例驗(yàn)證

3.1 算例系統(tǒng)模型簡(jiǎn)化

圖5為某三相同步發(fā)電機(jī)整流帶恒功率負(fù)載電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將圖5所示系統(tǒng)看作是電源整流子系統(tǒng)和恒功率負(fù)載子系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)。

圖5 三相同步發(fā)電機(jī)整流帶恒功率負(fù)載電力系統(tǒng)Fig.5 Three phase synchronous generator rectifier power system with constant power load

對(duì)于電源整流子系統(tǒng)，可將其等效為如圖6所示電路。

圖6 電源整流子系統(tǒng)等效電路圖Fig.6 Equivalent circuit diagram of electrical commutator system

小信號(hào)輸出阻抗Zo(s)可以表示為

(10)

式中，Le、Re、Cdc分別為等效直流電感、電阻和電容，Le=Lt+Ldc，Ldc為直流側(cè)電感，Lt≈L″q+L″d，Re=3ωrLc/π+2r，r為電樞電阻，ωr為電機(jī)角頻率，Lc≈(L″q+L″d)/2。

對(duì)于恒功率負(fù)載子系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)，其等效電路如圖7所示。

圖7 恒功率負(fù)載子系統(tǒng)等效電路Fig.7 Constant power load subsystem equivalent circuit

小信號(hào)輸入阻抗Zi(s)為

(11)

因此圖5所示系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖8所示，其中各部分參數(shù)見表1。

圖8 簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.8 Simplify the power system structure

參數(shù)數(shù)值電源等效電勢(shì)ve/V500電源等效電阻Re/Ω0.9842電源等效電感Le/mH7.1345電源直流側(cè)電容Cdc/mF1.5負(fù)載輸入電容Cin/mF2恒功率負(fù)載P/kW25

3.2 算法對(duì)比

采用保守性較小且目前廣泛使用的ESAC算法作為本文改進(jìn)算法的對(duì)比。

首先，在計(jì)算源輸出廣義阻抗時(shí)，輸入電壓按額定值的80%～120%均分選取10個(gè)值，發(fā)電機(jī)角頻率按額定值的80%～120%均分選取10個(gè)值，共100個(gè)運(yùn)行點(diǎn)，用凸等角多邊形法確定固定頻率下多運(yùn)行點(diǎn)的邊界，擴(kuò)展至頻域范圍建立源輸出廣義阻抗。同理計(jì)算負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納時(shí)，輸入電壓按額定值的80%～120%均分取5個(gè)值，負(fù)載功率按15～25 kW均分取10個(gè)值，共50個(gè)運(yùn)行點(diǎn)，建立負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納。結(jié)果如圖9、圖10所示。

圖9 源輸出廣義阻抗Fig.9 Generalized output impedance of source

圖10 負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納Fig.10 Generalized input admittance of load

利用源輸出廣義導(dǎo)抗，分別采用ESAC判據(jù)和本文方法計(jì)算負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集。圖11為在響應(yīng)頻率為100 Hz時(shí)兩種方法所得約束集邊界對(duì)比，可以看出因保守性的差異，ESAC法禁止域要大于本文方法。圖12和圖13為在0.01 Hz到10 kHz頻率范圍內(nèi)的穩(wěn)定性分析結(jié)果。

圖11 100 Hz響應(yīng)頻率處約束集邊界對(duì)比Fig.11 Constraint set of boundaries at 100 Hz frequency

圖13 本文方法穩(wěn)定性分析Fig.13 Improved method for stability analysis

圖12中，在100 Hz處，所有運(yùn)行點(diǎn)組成的負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納均與負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集發(fā)生了交叉，且交叉部分包含所有運(yùn)行的狀態(tài)點(diǎn)，因此，不能表明系統(tǒng)是穩(wěn)定的，在工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上往往根據(jù)這種判斷結(jié)果，將系統(tǒng)認(rèn)定是不穩(wěn)定的。

圖13中所有運(yùn)行點(diǎn)組成的負(fù)載輸入廣義導(dǎo)納與負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集未交叉，表明系統(tǒng)穩(wěn)定。

從圖12和圖13可以看出，因?yàn)楸Ｊ匦缘牟町?，ESAC穩(wěn)定性判據(jù)和本文改進(jìn)判據(jù)得到的結(jié)果不同。在Matlab/Simulink中，建立圖8所示獨(dú)立電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真模型，仿真得到系統(tǒng)在表1所示參數(shù)運(yùn)行點(diǎn)下，恒功率負(fù)載側(cè)的直流電壓和直流電流波形如圖14、圖15所示。

圖14 恒功率負(fù)載輸入電壓仿真波形Fig.14 The input voltage’s simulation waveform of constant power load

圖15 恒功率負(fù)載輸入電流仿真波形Fig.15 The input current’s simulation waveform of constant power load

通過圖14、圖15可以看出，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，說明本文方法分析的結(jié)果是正確的，表明本文方法能夠有效地減小廣義導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析方法的保守性。

對(duì)于不穩(wěn)定的系統(tǒng)，根據(jù)穩(wěn)定性理論，系統(tǒng)的小環(huán)增益曲線一定包含相平面上(-1，j0)的點(diǎn)。而ESAC判據(jù)和本文方法，點(diǎn)(-1，j0)都位于禁止域內(nèi)，根據(jù)約束集求解方法可知約束集一定會(huì)和廣義集發(fā)生交叉，所以本文方法在減小保守性的同時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)將不穩(wěn)定的系統(tǒng)誤判為穩(wěn)定的情況。

4 結(jié)論

本文為減小現(xiàn)有廣義導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析方法的保守性，在ESAC判據(jù)的基礎(chǔ)上，通過同時(shí)考慮相位裕度約束和增益裕度約束，在s平面上確定禁止域邊界，得到了更小的禁止域。并考慮參數(shù)動(dòng)態(tài)變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，將傳統(tǒng)穩(wěn)定性分析拓展至廣義的穩(wěn)定性分析，提出了基于改進(jìn)廣義導(dǎo)納法的穩(wěn)定性分析方法，與現(xiàn)有的廣義導(dǎo)抗穩(wěn)定性分析方法相比：

1)由于本文方法穩(wěn)定性判據(jù)具有更小的禁止域，因此能得到保守性更小的負(fù)載輸入導(dǎo)納約束集或源輸出阻抗約束集，提高了準(zhǔn)確分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的能力。

2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在s平面上為小環(huán)增益曲線提供了更大的可行域，降低了對(duì)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)要求和成本。

實(shí)際工程中的獨(dú)立電力系統(tǒng)相比算例更加復(fù)雜，但是可以通過戴維南等效對(duì)各發(fā)電機(jī)、換流器、負(fù)載等單獨(dú)計(jì)算阻抗，再根據(jù)網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)拓?fù)渥罱K等效為源-負(fù)載系統(tǒng)，因此本文穩(wěn)定性分析方法對(duì)于多機(jī)多負(fù)載系統(tǒng)同樣適用。

本文方法能夠?yàn)楠?dú)立電力系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，并適合含多運(yùn)行點(diǎn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。

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(編輯 赫蕾)

Steady-State Stability Analysis of Isolated Power System Based on Improved Generalized Immittance Method

HuJianFuLijunWangGangMaFan

(National Key Laboratory of Science and Technology on Vessel Integrated Power System Naval University of Engineering Wuhan 430033 China)

Stability is an important element to be considerated in the design and analysis of isolated power system. Due to the conservatism of the existing stability criterion, which makes the isolated power system cost a lot for stable operation. Tighter restrictions are also put forward for system cascade. In this paper, consider the gain margin and phase margin constrain at the same time and deduce the stability criterion with smaller forbidden region to calculate generalized impedance constraint set and generalized load admittance set of the multi operating point system. An isolated power system consisting of a synchronous machine with a rectifier as a source and a constant power as load is analyzed by using the proposed method and which compared with existing method shows it can get more accurate results and reduced conservatism effectively.

Isolated power system，rectifier generation system，constant power load，stability analysis

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.160832

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(613294)和國(guó)家自然科學(xué)基金(51377167)資助項(xiàng)目。

2016-06-02 改稿日期2016-09-09

TM71

胡 健 男，1990年生，博士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制。

E-mail：417356933@qq.com(通信作者)

付立軍 男，1967年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)與建模。

E-mail：Lijunfu2006@sina.cn