程龙

摘 要：存在于直流微电网之中的电力电子变换器众多，受到闭环控制的影响，会有恒功率负载特性出现在这些变换器中，极容易引发直流微电网不稳定的问题。而文章主要是围绕线性状态反馈状态下的直流微电网稳定的相关方式方法进行分析，以便能够使整个的直流微电网的运行获得保障。

关键词：线性状态反馈；直流微电网；稳定方法

一、分析系统模型与其相关的稳定性

有众多的电力电子变换器包含在直接微电网的结构之中。源侧的DC/DC或者AC/DC的变换器是同直接微电网相连接的，其主要维持整个微电网母线的电压。当负荷点的变化器是在恒压模式下工作，并且具备良好的控制性能时，其负载相对于直流微电网或者负荷点变换器来讲，是恒功率负载。但是在一般的气候情况下，为了充分的对可再生能源進行利用，就需要将风电以及光伏等分布式的电源设置在最大功率点的位置，设置的跟踪模式应当是MPPT，处于这个时段的风电、光伏以及变换器能够被看作是恒功率电源。

二、稳定直流微电网的办法分析

文章主要以Buck 这一变换器作为实际案例进行分析，并从线性状态的角度对直流微电网稳定的相关方法进行阐述。从上述的指引中，在开环控制状态下，VC是作为调制的指令信号而存在的；在闭环控制下，则是作为闭PI这一控制器重要的输出信号而存在的。对于作为三角载波信号幅值的VTr，我们为了分析简便，首先会假设VTr等于一，即d等于VC。另外，来自恒功率负载主要的影响体现在一条反馈支路上，其不仅将负增量阻抗带给了微电网，而且还造成了有不稳定的电网情况在直流微电网中存在。

为了将恒功率负载所带来的影响因素抵消，就需要将一条线性的反馈支路引入到系统之中。分别有一个微分器以及数乘器包括在线性反馈支路之中，所引入的反馈支路并不会使系统原有的稳定平衡点发生改变，即UC和IL。经过合理性的选择反馈系数K，能够将恒功率负载所带来的负增量阻抗的不良因素消除掉，从而使整个系统的稳定性不断提高。

由此我们可以得知，在将线性反馈支路引入到系统中后，当所反馈的系数已经足够庞大时，反馈支路就能够将恒功率负载的负增量阻抗的的相关特性抵消掉，此时的系统阻尼不仅会逐步增大，而且系统自身的稳定性也能够获得保障。

三、应用状况分析

虽然存在于非线性反馈之路之中的微分器能够将系统整个的稳定性提高，但是与之相伴随的是噪声的放大，并且会有很多的高次谐波在电力电子变换器之中出现，因而我们在日常的工作中很少会直接采用到微分这一环节，更多是在微分环节之前将低通滤波器加入。

作为低通滤波器截止角频率的是ωr，明显可以看出其数值应当是比Buck这一变换器所显示的开关频率要小。为了对ωr以及K的取值范围进行分析，从而使系统的稳定性获得保证，就需要按照下述的方程对相关的小信号稳定性能进行分析。

四、关于仿真性实验分析

为了对前述方法的有效性进行验证，文章专门对变换器所维持的微电网母线的电压情形进行了分析，在Simulink或者MATLAB办法的采用下，將直流微电网相关的仿真实验模型搭建了出来

源侧变换器其所表现出的线性状态的反馈控制是将Buck 作为变换器，此时E等于四百伏，Vc等于零点五，L等于八毫亨，C等于零点五毫法，Uc等于两百伏。当源侧变换器是作为恒功率控制存在时，其最终所输出的功率为五百瓦。那么当恒功率负载最终的功率是两千五百瓦时，其系统等效恒功率负载则为Pcpl等于两千瓦；此时阻性负载电阻值应当是R等于四十欧。储能单位起所采用的横流充放电控制，其最终放电的电流是三A，也就是说变换器开关的频率在十千赫兹，该仿真实验最终的结果

若没有将反馈控制支路加入到系统当中，通过相关的公式计算，能够计算出系统特征值是25±j499.375；直流微电网母线的电压同变换器电感电流之间的波形，正是因为特征值实部是比零大的，因而电感电流同直流母线电压之间的发散能够使电感电流直接下降到零的位置，此时直流母线的电压便会位置在大幅度振荡状态下；反之，当在系统中将低通滤波器以及线性反馈支路加入时，从验证中得知其ωr的取值范围是ωr>50rad/s，在这个区间内，当ωr等于每秒一千二百转时，K等于一点五乘以十的负五次方。经过演算得知其特征值实部是比零要小的，因而能够判定系统的稳定性。

五、总结

综上所述，直流微电网之中所存在的恒功率负载极有可能引发直流微电网的母线电压不够稳定的情况，而文章主要是通过线性状态反馈支路的引入，将恒功率负责所造成的各种不良影响抵消了，从而使系统稳定的运行获得了保障。

参考文献：

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[2] 杨忠林，查晓明，孙建军，刘飞.基于反馈线性化的直流微电网全局稳定方法[J].电力自动化设备，2015，10：10-14.

[3] 杨忠林，查晓明.基于回路抵消技术的直流微电网稳定方法研究[J]. 电器与能效管理技术，2015，18：40-44.

[4] 刘先正，王兴成，温家良，李金元，张强.含新能源直流电网的状态反馈控制[J].电力系统保护与控制，2016，14：115-121.