车载综合电力系统大信号失稳预测
2021-01-12刘春光魏曙光
兵器装备工程学报 2020年12期
高 强,袁 东,刘春光,魏曙光
(陆军装甲兵学院 兵器与控制系, 北京 100072)
新型轮式电传动装甲车电力系统是由分布式电源、变换器和负载组成的小型发配电系统,称为车载综合电力系统[1-2]。与以往大电网、小型输配电站以及舰载电力系统不同,车载综合电力系统只能工作于离网(孤岛)模式,且负载、变流器数量种类多,系统非线性强,表现为“弱惯性”系统[3-4]。
系统负载尤其是电机等属于恒功率负载(Constant power load,CPL),其“负阻抗”特性可使系统受到干扰时逐渐远离稳态工作点,导致系统濒临崩溃[5];再者变流器的控制参数如果选取不当会导致母线电压低频振荡、电源噪声大、能量转换效率低等问题;车辆启动、刹车、加/减速模式快速切换,对电力系统表现为瞬间突加/卸负载,如不能快速响应势必造成母线电压失稳,从而使车内精密设备无法正常运行[6-8]。然而电机功率突变多少、变换器参数取值如何才会导致系统失稳仍然未知。因此,进行此类电力系统的稳定边界研究至关重要。
文献[9-10]基于系统的小信号线性模型,分别采用等效环路增益法、阻抗禁止区法等进行系统分析,从理论上分析了部分参数对系统稳定性的影响。文献[11]使用Lyapunuov间接法,通过判断系统矩阵的特征值是否在单位圆内来评价系统的稳定性,给出了系统稳定条件。以上方法都在一定程度上保证了系统的稳定运行,取得良好效果。但对于车载综合电力系统来说,存在输入电压波动或者大功率负载投切等大信号扰动,传统的基于稳态工作点的小信号稳定性分析已不能保证系统的稳定性,为此需进行大信号稳定性分析。……
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