[發明專利]新能源并網變流器的正負序阻抗測量模塊、系統及方法

在審

• 申請號: 201611150464.6
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN107656143A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王偉勝;劉純;何國慶;李光輝;張沖;汪海蛟;田元冶;趙偉然;馮凱輝;孫艷霞;孫文文
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司;國網山東省電力公司
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種新能源并網變流器的正負序阻抗測量模塊、系統及方法。

背景技術

風力發電機組、光伏發電單元和儲能裝置通過并網變流器接入電網，從而實現新能源發電并網運行。但是并網變流器與電網之間的交互作用及其自身的交互作用都會影響新能源發電系統并網的穩定性。因此，在大型新能源電站的設計與運行中必須考慮新能源并網變流器的穩定性，而新能源并網變流器的穩定性又與變流器寬頻域下的阻抗具有密切的關系。其中，主要采用諧波電壓注入法測量風機變流器的阻抗，即將諧波電壓源與理想電源串聯后向待測風機變流器注入一個可控的諧波電壓，對待測新能源并網變流器輸出的諧波電流進行采集分離，從而可以計算出較為準確的、頻譜完整的變流器阻抗。

目前，變流器阻抗測量裝置主要包括常規阻抗測量裝置和離線仿真測量裝置。常規阻抗測量裝置只能對容量為幾十千瓦的新能源并網變流器進行阻抗測量，并且測量時間很長，測量精度不夠。離線仿真測量裝置可以對兆瓦級的新能源并網變流器進行阻抗測量，但是測量結果受仿真模型的影響比較大，測量結果不精確。特別是在三相交流變流器的阻抗測量中還需要測量變流器的正序阻抗，而常規阻抗測量裝置和離線仿真測量裝置均不能向三相交流風機變流器注入由多個信號調制在一起的復雜信號，因此不能準確測量新能源并網變流器的正負序阻抗。

發明內容

為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種新能源并網變流器的正負序阻抗測量模塊、系統方法。

第一方面，本發明中一種新能源并網變流器的正負序阻抗測量模塊的技術方案是：

所述測量模塊包括：

擾動電壓注入單元，用于向預設的新能源并網變流器仿真模型的并網點注入不同特征頻率的擾動電壓信號；

并網點電壓/電流采集單元，用于在所述擾動電壓注入單元向并網點注入各特征頻率的擾動電壓信號之后，采集所述并網點處與所述各特征頻率對應的第一時域電壓信號和第一時域電流信號；

阻抗計算單元，用于對所述并網點電壓/電流采集單元采集到的所有第一時域電壓信號和第一時域電流信號進行FFT插值計算，得到與所述各特征頻率對應的第二時域電壓信號和第二時域電流信號；依據所述第二時域電壓信號和第二時域電流信號獲取與所述各特征頻率對應的電壓幅值、電流幅值和相角，并依據所述電壓幅值和電流幅值計算與所述各特征頻率對應的阻抗幅值；

阻抗bode圖生成單元，用于依據所述各特征頻率，及與所述各特征頻率對應的阻抗幅值和相角繪制bode圖。

第二方面，本發明中一種新能源并網變流器的正負序阻抗測量系統的技術方案是：

所述測量系統包括依次連接的控制器、I/O接口設備和實時仿真系統；

所述控制器為新能源并網變流器的實際控制器；

所述I/O接口設備，用于傳輸所述控制器與實時仿真系統之間的數字信號和模擬信號；

所述實時仿真系統包括如上述的正負序阻抗測量模塊，用于測量所述新能源并網變流器的正負序阻抗。

第三方面，本發明中一種新能源并網變流器的正負序阻抗測量方法的技術方案是：

向預設的新能源并網變流器仿真模型的并網點注入不同特征頻率的擾動電壓信號；所述新能源并網變流器仿真模型包括電網模型和所述新能源并網變流器的主電路模型；所述擾動電壓信號包括正序擾動電壓信號或負序擾動電壓信號；

采集注入所述擾動電壓信號之后所述并網點處與各特征頻率對應的第一時域電壓信號和第一時域電流信號；

對所有第一時域電壓信號和第一時域電流信號進行FFT插值計算，得到與所述各特征頻率對應的第二時域電壓信號和第二時域電流信號；

依據所述第二時域電壓信號和第二時域電流信號獲取與各特征頻率對應的電壓幅值、電流幅值和相角，并依據所述電壓幅值和電流幅值計算與各特征頻率對應的阻抗幅值；

依據各特征頻率，及與各特征頻率對應的阻抗幅值和相角繪制bode圖。

與最接近的現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明提供的一種新能源并網變流器的正負序阻抗測量模塊，通過擾動電壓注入單元向新能源并網變流器仿真模型注入電壓擾動信號，可以靈活控制擾動電壓信號的相位、幅值和波形，從而可以測量新能源并網變流器的正負序阻抗；