(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210652245.7 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路麓山门 (72)发明人 帅智康　陈浩杰　吴向阳　李杨　 何梨梨　赵崇宇　 (74)专利代理 机构 长沙新裕知识产权代理有限 公司 43210 专利代理师 刘熙 (51)Int.Cl. H02J 3/36(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) H02M 7/219(2006.01)H02M 7/483(2007.01) H02M 3/00(2006.01) G06F 113/04(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种海底双端直流供电系统稳定性分析方 法 (57)摘要 一种海底双端直流供电系统稳定性分析方 法， 包括以下步骤： 步骤S1： 建立海底双端 直流供 电系统关键变换器的阻抗模型； 步骤S2： 分散判 定接驳盒子系统稳定性， 如果稳定， 通过步骤S3 判断海底双端直流供电系统的稳定性； 如果不稳 定， 通过步骤S4分析参数对系统稳定性的影响， 识别系统失稳主导影响参数； 步骤S3： 聚拢判定 系统的稳定性， 如果不稳定， 则通过步骤S4分析 参数对系统稳定性的影 响， 识别系统失稳主导影 响参数； 步骤S4： 频域参数摄动法分析参数对系 统稳定性的影响， 识别系统失稳主导影响参数。 本发明能解决海底双端直流供电系统稳定性分 析困难的问题； 利用频域参数摄动法探究各参数 对系统稳定性的影 响， 识别系统失稳主导影响参 数。 权利要求书4页 说明书10页 附图3页 CN 115207956 A 2022.10.18 CN 115207956 A 1.一种海底双端直 流供电系统稳定性分析 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤S1： 建立海底双端直 流供电系统关键变换器的阻抗模型； 步骤S2： 分散判定海底双端直流供电系统 的接驳盒子系统稳定性， 如果稳定， 则通过步 骤S3进一步判断海底双端直流供电系统整体的稳定性； 如果不稳定， 则通过步骤S4分析参 数对海底双端直流供电系统稳定性的影响， 识别海底双端直流供电系统失稳主导影响参 数； 步骤S3： 聚拢判定海底双端直流供电系统整体的稳定性， 如果不稳定， 则通过步骤S4分 析参数对海底双端直流供电系统稳定性的影响， 识别海底双端直流供电系统失稳主导影响 参数； 步骤S4： 频域参数摄动法分析参数对海底双端直流供电系统稳定性的影响， 识别海底 双端直流供电系统失稳主导影响参数。 2.如权利要求1所述的海底双端直流供电系统稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤S1 中， 所述海底双端直流供电系统由第一岸站、 第二岸站、 海底光电复合海缆网络、 第一接驳 盒子系统、 第二接驳盒子系统组成； 第一岸站包括第一模块化多电平变换器， 第二岸站包括 第二模块化多电平变换器， 第一接驳盒子系统包括第一接驳盒和第一负载～第n负载， 第二 接驳盒子系统包括第二接驳盒和第n+1负载～第m负载， 第一接驳盒包括第一LLC谐振变换 器， 第二接驳盒包括第二LLC谐振变换器； 海底光电复合海缆网络包括第一光电复合海缆、 第二光电复合海缆和 第三光电复合海缆， 第一模块化多电平变换器通过第一光电复合海缆 与第一LLC谐振变换器相连， 第一LLC谐振变换器 分别与第一负载～第n负载相连； 第二模块 化多电平变换器通过第二光电复合海缆与第二LLC谐振变换器相连， 第二LLC谐振变换器分 别与第n+1负载～第m负载相连； 第一LLC谐振变换器和第二LLC谐振变换器之间通过第三光 电复合海缆相连。 3.如权利要求2所述的海底双端直流供电系统稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤S1 中， 所述关键变换器包括模块 化多电平变换器和L LC谐振变换器。 4.如权利要求1所述的海底双端直流供电系统稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤S1 中， 建立海底双端直 流供电系统关键变换器的阻抗模型的方法如下： 海底双端直 流供电系统关键变换器的阻抗模型表示 为： 其中， 为变换器输入电流， 为变换器输出电流， 为变换器输入电压， 为变换器输 出电压， Yin为变换器输入导纳， Zo为变换器输出阻抗， Gii为反向电流增益， Gvv为正向电压增 益。 5.如权利要求2所述的海底双端直流供电系统稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤S2 中， 分散判定海底双端直 流供电系统的接驳盒子系统稳定性的方法如下： 根据接驳盒子系统的等效环路增益Tm是否满足奈奎斯特稳定性判据来分析其稳定性， 如果等效环路增益Tm的奈奎斯特曲线包围( ‑1， 0)点， 则该接驳盒子系统不稳定， 如果等效 环路增益Tm的奈奎斯特曲线不包围( ‑1， 0)点， 则该接驳盒子系统稳定； 接驳盒子系统的等效环路增益Tm表示为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115207956 A 2其中， ZoLLC为LLC谐振变换器的输出阻抗， Yineqload为等效负载的等效输入导纳， 等效负 载为接驳盒子系统中全部负载的等效负 载， N为接驳盒子系统中全部负 载的数量， Yinloadi为 第i负载的输入导纳， 第i负载为接驳盒子系统中的某个负载。 6.如权利要求2所述的海底双端直流供电系统稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤S3 中， 聚拢判定海底双端直 流供电系统整体稳定性的方法如下： 步骤S3‑1： 计算接驳盒子系统的等效输入导纳Yineq； 步骤S3‑2： 根据等效输入导纳Yineq计算海底双端直 流供电系统的导纳形式节点方程； 步骤S3‑3： 根据导纳形式节点方程计算海底双端直流供电系统的的阻抗形式节点方 程； 步骤S3‑4： 根据导纳形式节点方程和阻抗形式节点方程计算判定海底双端直流供电系 统整体稳定性的回比矩阵Gnet； 步骤S3‑5： 根据回比矩阵Gnet是否满足广义奈奎斯特稳定性判据分析海底双端直流供 电系统的稳定性； 如果回比矩阵Gnet满足广义奈奎斯特稳定判据， 即回比矩阵Gnet的所有特 征值的奈奎斯特曲线都不包围( ‑1,0)点， 则海底双 端直流供电系统稳定； 如果回比矩阵Gnet 存在特征值的奈奎斯特曲线包围了( ‑1,0)点， 则海底双端直 流供电系统不稳定 。 7.如权利要求6所述的海底双端直流供电系统稳定性分析方法， 其特征在于： 步骤S3 ‑1 中， 接驳盒子系统的等效输入导纳Yineq的具体计算表达式如下： 上式中， YinLLC为LLC谐振变换器输入导纳， YinLLC、 Gii、 Gvv、 ZoLLC为LLC谐振变换器的阻抗 模型中的四个传递 函数； 步骤S3‑2中， 海底双端直 流供电系统的导纳形式节点方程表示如下： 其中， Vo＝[vo1,vo2]T是岸站的等效输出电压向量， vo1是第一岸站的等效输 出电压， vo2是 第二岸站的等效输出电压； Io＝[io1,io2]T岸站的等效输出电流向量， io1是第一岸站的等效 输出电流， io2是第二岸站的等效输出电流， Vin＝[vin1,vin2]T是接驳盒子系统的等效输入电 压向量， vin1是第一接驳盒子系统的等效输入电压， vin2是第二接驳盒子系统的等效输入电 压， Iin＝[iin1,iin2]T是接驳盒子系统等效输入电流向量， iin1是第一接驳盒子系统的等效输 入电流， iin2是第二接驳盒子系统的等效输入电流； Ynet为海底双端直流供电系统的节点导 纳矩阵， 记Ynet＝[Y11,Y12； Y21,Y22]， Y11、 Y12、 Y21和Y22是节点导纳矩阵Ynet的分块子矩阵， 其 中，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115207956 A 3