[發明專利]一種基于二次側施加擾動的逆變器廣義阻抗測量方法

有效

• 申請號: 201710685721.4
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107608933B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 辛煥海;蒙志全
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F30/367
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于二次側施加擾動的逆變器廣義阻抗測量方法，其特征在于主要包括以下三個步驟：

1)針對雙環矢量控制的逆變器并網系統，在逆變器的內環電流控制輸入端對內控制環的電流參考值施加擾動；

所述步驟1)中，并網逆變器采用雙環矢量控制，內環為矢量電流控制，外環是功率控制或直流電壓控制，施加擾動的位置在逆變器的內環電流控制輸入端對電流環矢量控制參考值的d軸分量I_dref和電流環矢量控制參考值的q軸分量I_qref，擾動的形式為正弦擾動；

2)使用采樣設備對擾動施加前與擾動施加后的三相電壓和電流進行采樣，對獲得的采樣值坐標變換后獲得電壓和電流的幅值和相角；

所述步驟2)中，坐標變換采用如下的公式處理，獲得全局旋轉直角坐標系下的電壓和電流值：

其中，U_a、U_b、U_c表示采集到的靜止坐標系下的三相電壓，I_a、I_b、I_c表示采集到的靜止坐標系下的三相電流，θ表示全局旋轉坐標系相對于靜止坐標系的角度，U_x、U_y分別表示全局旋轉直角坐標系下的x軸和y軸電壓值，I_x、I_y分別表示全局旋轉直角坐標系下的x軸和y軸電流值；

再采用以下公式計算獲得電壓和電流的幅值和相角：

其中，U表示全局旋轉直角坐標下的電壓幅值，I表示全局旋轉直角坐標下的電流幅值，表示全局旋轉極坐標下電流相角，δ為全局旋轉極坐標下電壓相角；

3)計算擾動量，使用離散傅里葉變換將擾動量由時域變換到頻域；

所述步驟3)中計算擾動量ΔD采用以下公式：

ΔD(kΔt)＝D(kΔt)-D(kΔt-T)

其中，D表示各個電參數，具體為全局旋轉極坐標下的電壓幅值U、全局旋轉極坐標下的電流幅值I、全局旋轉極坐標下電流相角或者全局旋轉極坐標下電壓相角δ；ΔD表示各個電參數擾動量，kΔt表示擾動狀態下的采樣時段，kΔt-T表示未擾動狀態下的采樣時段，T表示擾動施加前后兩段采樣的起始點的時間差，k表示兩段采樣內各采樣點對應的編號，Δt表示采樣間隔；

4)重復步驟1)～3)并在步驟1)中所施加不同的擾動進行兩次測量，根據逆變器的廣義阻抗端口特性，用所施加的擾動和計算獲得的擾動量計算獲得廣義阻抗；

所述步驟4)具體為：

電流參考值擾動時所述的逆變器的廣義阻抗端口特性采用以下公式表示：

其中，ΔU′、ΔI′、Δδ′表示全局旋轉極坐標下的電壓幅值擾動量的離散傅里葉變換結果、全局旋轉極坐標下的電流幅值擾動量的離散傅里葉變換結果、全局旋轉極坐標下電流相角和全局旋轉極坐標下電壓相角擾動量的離散傅里葉變換結果，I′表示全局旋轉直角坐標下的穩態電流幅值，U′表示全局旋轉直角坐標下的穩態電壓幅值，ΔI′_dref和ΔI′_qref分別表示內控制環的電流參考值上所施加的擾動的d軸分量和q軸分量的離散傅里葉變換結果，Y_g1(s)、Y_g4(s)分別表示逆變器端口特性矩陣中的第一、第二傳遞函數，Y_g5(s)、Y_g6(s)表示由電流參考值擾動至三相電流幅值擾動量ΔI的第三、第四傳遞函數；

根據逆變器的廣義阻抗端口特性，重復步驟1)～3)進行兩次測量分別施加相同頻率和不同幅值的擾動，得到的各個電參數擾動量ΔD及其離散傅里葉變換結果，用兩次測量得到的電參數擾動量ΔD的離散傅里葉變換結果代入以下公式計算獲得逆變器端口特性矩陣中的第一、第二傳遞函數Y_g1和Y_g4作為廣義阻抗，即獲得廣義阻抗傳遞函數的幅頻特性及相頻特性：

其中，下標1和2分別表示兩次測量后測得的兩組結果，即ΔI′_dref1和ΔI′_dref2分別表示第一次測量后和第二次測量后內控制環的電流參考值上所施加的擾動的d軸分量的離散傅里葉變換結果，ΔI′_qref1和ΔI′_qref2分別表示第一次測量后和第二次測量后內控制環的電流參考值上所施加的擾動的q軸分量的離散傅里葉變換結果，ΔU′₁和ΔU′₂分別表示第一次測量后和第二次測量后電壓幅值擾動量的離散傅里葉變換結果，ΔI′₁和ΔI′₂分別表示第一次測量后和第二次測量后電流幅值擾動量的離散傅里葉變換結果，和分別表示第一次測量后和第二次測量后電流相角擾動量的離散傅里葉變換結果，Δδ′₁和Δδ′₂分別表示第一次測量后和第二次測量后電壓相角擾動量的離散傅里葉變換結果，I′₁和I′₂分別表示第一次測量時和第二次測量時的穩態電流幅值，U′₁和U′₂分別表示第一次測量時和第二次測量時的穩態電壓幅值；

所述的由電流參考值擾動至三相電流幅值擾動量ΔI的第三傳遞函數Y_g5(s)和第四傳遞函數Y_g6(s)采用以下公式計算：

其中，ΔI′_dref1和ΔI′_dref2分別表示第一次測量后和第二次測量后內控制環的電流參考值上所施加的擾動的d軸分量的離散傅里葉變換結果，ΔI′_qref1和ΔI′_qref2分別表示第一次測量后和第二次測量后內控制環的電流參考值上所施加的擾動的q軸分量的離散傅里葉變換結果，ΔU′₁和ΔU′₂分別表示第一次測量后和第二次測量后電壓幅值擾動量的離散傅里葉變換結果，ΔI′₁和ΔI′₂分別表示第一次測量后和第二次測量后電流幅值擾動量的離散傅里葉變換結果，和分別表示第一次測量后和第二次測量后電流相角擾動量的離散傅里葉變換結果，Δδ′₁和Δδ′₂分別表示第一次測量后和第二次測量后電壓相角擾動量的離散傅里葉變換結果，I′₁和I′₂分別表示第一次測量時和第二次測量時的穩態電流幅值，U′₁和U′₂分別表示第一次測量時和第二次測量時穩態電壓幅值；

5)重復上述步驟1)～4)并改變步驟1)中所施加擾動的頻率進行掃頻，直至測得待測頻段內所有頻率點的廣義阻抗。