[發明專利]基于UPQC的高精度阻抗測量裝置及其切換控制方法

有效

• 申請號: 201810802057.1
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108918973B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 陳燕東;謝志為;伍文華;彭上;劉津銘;徐元璨;羅安;李渝
• 申請（專利權）人: 湖南大學;國網新疆電力有限公司
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

1.一種基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的切換控制方法，基于UPQC的高精度阻抗測量裝置包括UPQC擾動注入單元、信號處理單元、寬頻帶阻抗計算與監控單元、控制單元，其中UPQC擾動注入單元的串聯側經耦合變壓器串入待測裝備，并聯側直接并聯接入待測裝備；所述信號處理單元與所述UPQC擾動注入單元并聯側連接；所述信號處理單元通過所述寬頻帶阻抗計算與監控單元連接所述控制單元，其特征在于，包括以下步驟：

1)通過UPQC阻抗測量裝置向待測裝備注入特定頻率的電壓擾動，分別檢測待測裝備側與電網側的電壓、電流量；

2)將檢測到的電壓、電流量進行傅里葉變換，提取出所述特定頻率的電壓、電流擾動分量；

3)將提取出的電壓、電流擾動分量由時域變換到頻域后，利用阻抗計算公式計算所述特定頻率處的電網阻抗、待測裝備阻抗；

4)比較計算得到的電網阻抗與待測裝備阻抗的大??；當電網阻抗小于或等于待測裝備阻抗時，保存所述特定頻率處的電網阻抗及待測裝備阻抗，繼續從步驟1)開始計算下一個頻率點的阻抗；當電網阻抗大于待測裝備阻抗時，通過UPQC阻抗測量裝置向待測裝備注入所述特定頻率的電流擾動；

5)分別檢測待測裝備側與電網側的電壓、電流量，并對其進行傅里葉變換，提取出所述特定頻率的電壓、電流擾動分量；

6)將提取出的電壓、電流擾動分量由時域變換到頻域后，利用阻抗計算公式計算所述特定頻率處的電網阻抗、待測裝備阻抗；

7)保存所述特定頻率處的電網阻抗及待測裝備阻抗，繼續從步驟1)開始計算下一個頻率點的阻抗；

8)當所有頻率點的阻抗計算完后，輸出測量的寬頻帶阻抗。

2.根據權利要求1所述的基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的切換控制方法，其特征在于，步驟1)中，通過UPQC阻抗測量裝置向待測裝備注入特定頻率的電壓擾動的具體實現過程包括：

1)在每個采樣周期的起始點，對基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的串聯側輸出電壓u_{p_abc}、并聯側輸出電流i_{p_abc}、直流側電壓u_dc、流入待測裝備側的電流i_{_abc}、待測裝備側分布的電壓v_{_abc}、電網電流i_{g_abc}、以及電網電壓v_{g_abc}分別進行采樣；

2)將電壓指令信號u_dcref與采樣得到的直流側電壓u_dc作差，得到電壓誤差量Δu_dc；

3)串聯側注入電壓擾動，并聯側用來穩定直流側電壓的控制模式下：串聯側直流電壓穩定控制開關s₁、并聯側擾動電流注入控制開關s₄斷開，串聯側擾動電壓注入控制開關s₂、并聯側直流電壓穩定控制開關s₃閉合，電壓誤差量Δu_dc經直流外環PI控制后限幅輸出，所得值與電網同步信號相乘，得到指令信號x_{_abc}；

4)將指令信號x_{_abc}與采樣得到的UPQC并聯側輸出電流i_{p_abc}作差，得到電流誤差量Δi_{_abc}；

5)將電流誤差量Δi_{_abc}經交流電流內環QPR控制，所得信號經PWM調制，得到UPQC并聯側開關管的控制信號m_{i_abc}，控制并聯側逆變電路開關管的開通與關斷；

6)正序電壓擾動指令值v^*_{p_abc}與采樣得到的UPQC串聯側輸出電壓v_{p_abc}作差，或者負序電壓擾動指令值v^*_{n_abc}與采樣得到的UPQC串聯側輸出電壓v_{n_abc}作差，得到電壓偏差值Δv_{_abc}；

7)電壓偏差值Δv_{_abc}經交流電壓內環QPR控制，所得信號經PWM調制，得到UPQC串聯側開關管的控制信號m_{u_abc}，控制串聯側逆變電路開關管的開通與關斷。

3.根據權利要求1所述的基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的切換控制方法，其特征在于，步驟4)中，通過UPQC阻抗測量裝置向待測裝備注入特定頻率的電流擾動的具體實現過程包括：

1)將電壓指令信號u_dcref與采樣得到的直流側電壓u_dc作差，得到電壓誤差量Δu_dc；電壓誤差量Δu_dc經直流外環PI控制后限幅輸出，所得值與電網同步信號相乘，得到指令信號x_{_abc}；

2)并聯側注入電流擾動，串聯側用來穩定直流側電壓的控制模式下：串聯側擾動電壓注入控制開關s₂、并聯側直流電壓穩定控制開關s₃斷開，串聯側直流電壓穩定控制開關s₁、并聯側擾動電流注入控制開關s₄閉合，將指令信號x_{_abc}與采樣得到的UPQC串聯側輸出電壓v_{p_abc}作差，得到電壓誤差量Δv_{_abc}；

3)將電壓誤差量Δv_{_abc}經交流電壓內環QPR控制，所得信號經PWM調制，得到UPQC串聯側開關管的控制信號m_{u_abc}，控制串聯側逆變電路開關管的開通與關斷；

4)正序電流擾動指令值i^*_{p_abc}與采樣得到的UPQC并聯側輸出電流i_{p_abc}作差，或者負序電流擾動指令值i^*_{n_abc}與采樣得到的UPQC并聯側輸出電流i_{n_abc}作差，得到電流偏差值Δi_{_abc}；

5)電流偏差值Δi_{_abc}經交流電流內環QPR控制，所得信號經PWM調制，UPQC并聯側開關管的控制信號m_{i_abc}，控制并聯側逆變電路開關管的開通與關斷。