[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

本發明公開了一種基于二次側施加擾動的逆變器廣義阻抗測量方法。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；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；計算擾動量并離散傅里葉變換，進行兩次測量所施加不同的擾動，用所施加的擾動和計算獲得的擾動量計算獲得廣義阻抗；掃頻測量直至測得待測頻段內所有頻率點的廣義阻抗。本發明可以利用逆變器并網系統原有的設備對逆變器的廣義阻抗進行測量，相比于使用一次側高壓擾動設備，測量更加便捷，成本更低。測得的廣義阻抗可用于并網系統穩定性分析與逆變器控制設計。

技術領域

本發明涉及一種基于二次側施加擾動的逆變器廣義阻抗測量方法，尤其涉及基于二次側施加擾動的逆變器廣義阻抗測量方法。

背景技術

自從商業化電力系統建成以來，化石能源不斷消耗，所導致的環境危機也日益加劇，而隨著電力電子技術的日益成熟，光伏、風力發電等新能源在電力結構中的比重越來越大，使新能源所使用的三相逆變器已經成為新型電力系統中的重要組成部分。眾多的電力電子設備接入電網以后，改變了電網的動態特性，也導致了新的穩定問題，引起低頻振蕩、次同步振蕩等各種振蕩現象。

分析逆變器并網穩定問題可以通過建立阻抗模型，通過對逆變器和網絡的阻抗進行分析，進而判斷并網系統的穩定性，并對逆變器控制的設計給出指導。而三相并網系統的廣義阻抗通過嚴格的數學推導，得到對角形式的逆變器廣義導納矩陣和對稱形式的網絡廣義導納矩陣(廣義阻抗為廣義導納求逆)，能夠方便地分析逆變器并網穩定性。

廣義阻抗模型既可以通過解析的方法求得，也可以通過外加測量設備的方法測得。已有的阻抗測量方法通過外加高壓設備的方法來注入擾動，設備較為昂貴，操作也更為復雜。借助逆變器和電網本身的裝置來注入擾動進行測量，尤其是在二次側也就是控制部分加入擾動，可以使設備更加便捷，成本也可以更低。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明公開了一種基于二次側施加擾動的逆變器廣義阻抗測量方法，可用于測量逆變器并網時逆變器的廣義阻抗。

所述的二次側是指逆變器并網系統的低壓側，本發明所述的二次側施加擾動是指在逆變器的控制環施加擾動。

如圖1所示，本發明的技術方案采用如下步驟：

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；

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；

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；

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；

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。

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。

所述步驟2)中，采樣設備為具有同步采樣功能的六路AD采樣設備，采樣值包括三相電壓U_a、U_b、U_c和三相電流I_a、I_b、I_c共六個電信號。