端口哈密顿形式下电网模型的定性稳定性与同步性分析

鉴于高度分散化和多样化的发电概念，特别是风能和太阳能等可再生能源，电网的稳定性与同步性分析和控制是一项重要课题，其对不同任务需要不同层次的建模细节。一种常用的定性方法依赖于简化的非线性网络模型如 Kuramoto 模型。尽管基于基本物理原理，通常耦合常微分方程系统的形式并不总是恰当的。我们给出 Kuramoto 模型作为一种微分代数方程的端口哈密顿系统的新基于能量的表述。这导致系统具有对扰动非常鲁棒的表示，它将底层物理（如耗散不等式或偏离同步）直接编码于方程结构中，显式展示所有可能的约束并允许鲁棒的仿真方法。由于其系统化的基于能量的表述，该模型类在需考虑进一步效应、定性分析需更高保真度、或系统需以鲁棒方式耦合到其他网络时允许轻松扩展。我们通过解析结果与数值实验展示了改进建模方法的优势。