阻抗穩(wěn)定性分析方法的改進課件

3阻抗穩(wěn)定性分析方法的改進4多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法最基本的Middlebrook穩(wěn)定性判別方法26三相交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法5導(dǎo)納參與阻抗穩(wěn)定性判別方法（Z+Y型）1基于級聯(lián)系統(tǒng)阻抗的穩(wěn)定性方法的提出7阻抗的實測方法基于阻抗的級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性判別方法3阻抗穩(wěn)定性分析方法的改進4多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法最2023/8/9與模型階數(shù)無關(guān)，可在線測量不依賴于模塊的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)基于阻抗的穩(wěn)定性判別方法判別方法僅依賴于子系統(tǒng)的阻抗關(guān)系需建立高階的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型依賴于電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜電網(wǎng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)難以確定源變流器負載變流器源變流器負載變流器未來電力系統(tǒng)1、基于級聯(lián)系統(tǒng)阻抗的穩(wěn)定性方法的提出1/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析勞斯+頻域（BODE圖）2023/8/4與模型階數(shù)無關(guān)，可在線測量不依賴于模塊的內(nèi)部2023/8/92、最基本的Middlebrook穩(wěn)定性判別方法2023/8/9vo2vo1io1

源電源

模塊vi1ii1io2

負載電

源模塊vi2ii2ZoZivi1io1vo2ii2-1+Av1(s)Ai1(s)Zo1(s)1/Zi1(s)vo1ii1++++Av2(s)Ai2(s)Zo2(s)vi2io2+++1Source1/Zi2(s)Load

框圖中的次環(huán)路增益Zo/Zi其中系統(tǒng)的等效環(huán)路增益。2023/8/92/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/42、最基本的Middlebrook穩(wěn)定性判別系統(tǒng)穩(wěn)定性要求:不環(huán)繞禁區(qū)，不穿越禁區(qū)禁區(qū)假定源變流器與負載變流器單獨工作時均穩(wěn)定級聯(lián)電源系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是:在復(fù)平面上,Tm

不包圍(-1,j0)2、最基本的Middlebrook穩(wěn)定性判別方法Middlebrook判據(jù)是確保系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件，但十分苛刻，會導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計過于保守，要在全頻率范圍內(nèi)都滿足這個條件也很困難。2023/8/93/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析系統(tǒng)穩(wěn)定性要求:不環(huán)繞禁區(qū)，不穿越禁區(qū)禁區(qū)假定源變流器與負載在實際應(yīng)用中，若環(huán)路增益與單位圓有交點，但不包圍點（-1,j0）點，此時系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于系統(tǒng)的相角裕度（PM），和幅值裕度GM是否足夠大。3、阻抗穩(wěn)定性分析方法的改進Wildrick提出了基于禁區(qū)概念的阻抗判據(jù)。即：若等效環(huán)路增益Tm不入該區(qū)域，就認為系統(tǒng)是穩(wěn)定的，且系統(tǒng)具有所期望的PM和GM。該判據(jù)對阻抗比的要求可以描述為：這個禁區(qū)判據(jù)要更為直觀一些，因此更加具有實用性。2023/8/96基于阻抗的穩(wěn)定性分析在實際應(yīng)用中，若環(huán)路增益與單位圓有交點，但不包圍點（-1,j判據(jù)A是環(huán)路增益Tm不能穿越曲線AB和負實軸CD，以保證系統(tǒng)具有一定的φm和Gm

禁區(qū)判據(jù)A和B的禁止區(qū)表達式繁瑣，禁區(qū)判據(jù)C其限制范圍相對而言比較寬松，尤其在多模塊系統(tǒng)中，解決了禁區(qū)判據(jù)A和對單個負載變換器輸入阻抗標準制定困難的問題3、阻抗穩(wěn)定性分析方法的改進其它的禁區(qū)判據(jù)還有很多，但不論何種禁區(qū)判據(jù)都是基于以下兩點提出的：1)保證級聯(lián)系統(tǒng)的等效環(huán)路增益滿足奈奎斯特判據(jù)；2)保證判據(jù)具有實用性。

2023/8/95/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析判據(jù)A是環(huán)路增益Tm不能穿越曲線AB和負實軸CD，以保2023/8/90ReIm(-1,0)

ImRe00.51.060°(-1,0)ImRe01.0對負載子系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求拓展到單個負載Re10n21Zo/Zik60°ImRe01Zo/ZikIm21(-1,0)SourceZilLoad2Zi2LoadnZinZiZoLoad1DCbusP1P2Pn3、阻抗穩(wěn)定性分析方法的改進2023/8/96/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/40ReIm(-1,0)ImRe00.51.Zo/Zik的附加禁區(qū)(k=1,2,…n)1Zo/Zi的禁區(qū)Re0Zo/ZikIm604、多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法2023/8/97/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析Zo/Zik的附加禁區(qū)(k=1,2,…n)1Zo/Zi的禁區(qū)2023/8/9SourcemoduleLoad1ZilLoad2Zi2ZiZoDCbusforbiddenregionforZo/Zi1andZo/Zi2101/4-2.0-1.00.01.02.03.0-3.0-2.0-1.00.01.02.0Zo/Zi1Zo/Zi2Zo/Zi(Zi=Zi1//Zi2)現(xiàn)有方法無法保證在單個負載輸入阻抗?jié)M足禁區(qū)條件時，負載子系統(tǒng)的輸入阻抗Zi同時滿足禁區(qū)條件。4、多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法2023/8/98/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/4SourceLoad1ZilLoad2Z現(xiàn)有方法所提出方法4、多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法單模塊多模塊2023/8/99/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析現(xiàn)有方法所提出方法4、多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法單模塊多2023/8/9充分條件ImRe01.0ImRe01.0Zo/Zik確保Zo/Zi(k=1,2,…n)單個負載負載子系統(tǒng)阻抗比禁止區(qū)系統(tǒng)穩(wěn)定性需滿足Re(Zo/Zi)大于等于1/2，它禁止Zo/Zi的曲線環(huán)繞（-1、0）點，同時保證系統(tǒng)具有6dB的增益裕量和60°的相角裕度。4、多模塊系統(tǒng)的阻抗穩(wěn)定性分析方法2023/8/910/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/4充分條件ImRe01.0ImRe01.0Zo2023/8/9

ABCD由于所提變流器端口特性分類方法與功率流向無關(guān)，因此以下四種系統(tǒng)均可以認為是Z+Y型系統(tǒng)。5、導(dǎo)納參與阻抗穩(wěn)定性判別方法（Z+Y型）2023/8/911/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/4ABCD由于所提變流器端口特性分類方法與功2023/8/9

Z+Y型兩模塊級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析根據(jù)等效電路得出傳遞函數(shù)N(TC)是傳遞函數(shù)TC在復(fù)平面的軌跡順時針繞過原點(0，0)的次數(shù)。Cauchy定理Nyquist穩(wěn)定性判據(jù)N(TO)是傳遞函數(shù)TO在復(fù)平面的軌跡順時針繞過(-1，0)的次數(shù)。分母的右半平面零點數(shù)決定系統(tǒng)穩(wěn)定性數(shù)學(xué)工具5、導(dǎo)納參與阻抗穩(wěn)定性判別方法（Z+Y型）2023/8/912/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/4Z+Y型兩模塊級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析根據(jù)等效2023/8/9

Z+Y型兩模塊級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析乘積型穩(wěn)定性判據(jù)導(dǎo)納和型穩(wěn)定性判據(jù)逆乘積型穩(wěn)定性判據(jù)特征點(-1，0)特征點(0，0)特征點(-1，0)當且僅當所估算的右半平面零點數(shù)為零時，該系統(tǒng)穩(wěn)定5、導(dǎo)納參與阻抗穩(wěn)定性判別方法（Z+Y型）2023/8/913/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析2023/8/4Z+Y型兩模塊級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析乘積型穩(wěn)定5、導(dǎo)納參與阻抗穩(wěn)定性判別方法（Z+Y型）2023/8/914/16基于阻抗的穩(wěn)定性分析5、導(dǎo)納參與阻抗穩(wěn)定性判別方法（Z+Y型）2023/8/41

基于阻抗（導(dǎo)納）矩陣的奇異值判據(jù)基于阻抗（導(dǎo)納）矩陣的G-范數(shù)判據(jù)JI基于阻抗矩陣的∞-范數(shù)和1-范數(shù)的∞-范數(shù)的1-范數(shù)滿足：劉進軍提出基于阻抗矩陣的∞-范數(shù)判據(jù)，若滿足：JI三相交流系統(tǒng)的阻抗（導(dǎo)納）是在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中定義的，是一個二階矩陣整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性可依據(jù)級聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)進行分析。在分析整個系統(tǒng)穩(wěn)定性之前，需要先得到源子系統(tǒng)輸出阻抗ZSdq

和負載子系統(tǒng)輸入導(dǎo)納YLdq。計算復(fù)雜提出的穩(wěn)定性判據(jù)的保守性小于∞-1-范數(shù)判據(jù)和G范數(shù)判據(jù)；與奇異值判據(jù)相當，