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专利号: 2022103173223
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑锁相环角频率变化的车网系统动态稳定性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:根据简化后的等效电路模型,列出电路部分的状态方程;通过考虑锁相环中角频率的变化和控制中的时间延迟部分,忽略二次耦合频率,构建考虑了动态角频率的车网系统时域状态空间方程模型;

步骤2:根据建立的时域状态空间方程模型,利用牛顿迭代法求出系统的平衡点;

步骤3:求解车网系统的雅克比矩阵,并根据根轨迹来分析电路和控制采纳数对车网系统稳定性的影响;

步骤4:在所建模型的基础上,通过design‑oriented分析方法,绘制参数的稳定区域;

步骤5:在Simulink仿真和硬件在环平台上对理论分析结果进行验证。

2.根据权利要求1所述的一种考虑锁相环角频率变化的车网系统动态稳定性分析方法,其特征在于,所述步骤1具体为:S11:电路部分的状态方程:

式中,ed和eq是dq轴上PCC的电压,id和iq是dq坐标系中的电网侧电流,udc表示输出的直流电压,ωPLL是PLL的输出角频率, 和 是电流内环控制器的输出;车载侧的等效电阻和电感分别用Rn和Ln表示,Cd代表直流侧的电容,Rd代表直流侧的等效电阻;

S12:PCC节点电压en,在dq解耦并进行坐标转换后的q轴电压分量,eq的表达式为:其中,Ls和Rs分别表示牵引网侧的等效电感和等效电阻,usD、usQ分别表示电源电压us在牵引网侧DQ坐标系中D轴和Q轴的分量;θ表示牵引网侧DQ坐标系与单相整流器侧dq坐标系之间的夹角,其动态方程表达式为dθ/dt=ω‑ωPLL;

S13:锁相环中的角频率动态变化描述为:

式中,kupll和kipll分别表示锁相环中PI控制器的比例增益和积分系数;t表示时间,ωk表示锁相环中的动态角频率;

S14:时间延迟的部分,在使用三阶Pade逼近简化后,再写成状态方程的表达式为:yx=Cxxx+Dxux

T

其中,xx=[x1,x2,x3,x4,x5,x6]是新的辅助状态变量, 表示辅助状态变量的时间导T数, 是输出变量,ux=[dd,dq] 是输入变量,Ax,Bx,Cx和Dx是与时间延迟相关的参数矩阵,具体表达式为:其中,τ表示时间常数,I表示单位矩阵;

S15:综合上述表达式,得到单相车网系统的时域状态空间方程为:T

其中,X=[id,iq,udc,mid,miq,mdc,θ,ωPLL,xx]代表状态变量, 代表输入T变量,u=[usD,usQ,Udcref]代表控制变量;mid、miq和mdc均为控制器中的辅助状态变量,usD和usQ分别表示电源电压us在牵引网侧DQ坐标系中D轴和Q轴的分量。