[發明專利]一種高壓大容量阻抗測量裝置及其擾動控制方法

在審

• 申請號: 201811219289.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109521276A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 羅安;伍文華;陳燕東;謝志為;彭上;駱堅;謝露;郭小龍;王衡
• 申請（專利權）人: 湖南大學;國網新疆電力有限公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G05B19/04
• 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

本發明公開了一種高壓大容量阻抗測量裝置及其擾動控制方法，高壓大容量寬頻帶電壓擾動注入裝置的輸入采用多繞組移相變壓器，移相變壓器二次側的每個繞組均接一個AC/DC/AC功率子模塊進行三相不可控整流；AC/DC/AC功率子模塊由三相不可控整流、直流側電容和單相H橋組成；裝置的輸出采用多個AC/DC/AC功率子模塊級聯的方式；裝置的輸出側接LC輸出濾波器，并通過10kV/35kV耦合變壓器串聯接入到待測新能源發電裝備的35kV側線路中，提供電壓擾動源。高壓大容量寬頻帶電壓擾動注入裝置的輸出采用考慮直流側電壓波動的開環控制，然后通過單極性倍頻載波移相SPWM多電平調制控制各單相H橋功率器件的導通與關斷。本發明可滿足風力發電等高壓大容量場景下寬頻帶輸出阻抗在線測量的需求。

技術領域

本發明涉及新能源發電中的阻抗在線測量技術領域，特別是一種高壓、大 容量的寬頻帶阻抗測量裝備與控制方法。

背景技術

2020年我國風、光發電裝機容量將達到3.2億千瓦，其中2億千瓦位于“三 北”地區。為解決“三北”地區新能源消納問題，已建、在建和規劃建設特高壓直 流外送通道有8條，大基地、直流送出目前和將來一段時間將是我國新能源開發 利用的主導形式。新能源發電基地直流外送系統中，電力電子發電裝備數量巨大， 控制復雜且存在多時間尺度耦合，基地間及其與直流輸電的動態相互作用加劇， 系統振蕩呈寬頻帶、時變和多形態特征。頻域理論中的阻抗法是分析新能源變流 器并網系統振蕩問題最常用的方法之一，其基本思路是將變流器和交流電網看成 兩個獨立的子系統，利用阻抗矩陣描述子系統的外特性，并利用子系統的阻抗比 判斷系統穩定性。與基于狀態空間模型的特征值分析方法相比，阻抗法不依賴于 系統的詳細模型和具體參數，其所需的阻抗矩陣可以通過測量實際系統的端口外 特性得到，而且可以通過阻抗聚合的方法應對系統規模的擴大，特別適用于大量異構新能源機組組成的大規模系統的分析，因此得到了廣泛應用。研發新能源發 電裝備的寬頻帶阻抗特性測量技術與裝備是阻抗法應用的基礎和關鍵，是解決新 能源發電裝備的阻抗特性難以精確測量、現有仿真工具無法適應新能源機組數量 巨大的問題的有效手段。因此，開展寬頻帶阻抗特性測量技術與裝備的研究對揭 示新能源發電基地直流外送系統的寬頻帶振蕩機理和提出振蕩防御及抑制方法 有著重大的意義。然后，目前阻抗測量裝備的研究主要集中在低壓小容量領域， 35kV、兆瓦級的阻抗測量裝備鮮見報道，但目前主流風機的容量都在兆瓦級。 因此，本發明提出一種高壓大容量阻抗測量裝備及其擾動控制方法，可滿足風力 發電等高壓大容量場景下寬頻帶輸出阻抗在線測量的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種高壓大容量 阻抗測量裝置及其擾動控制方法，滿足風力發電等高壓大容量場景下寬頻帶輸出 阻抗在線測量的需求。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種高壓大容量阻抗測 量裝置，包括高壓大容量寬頻帶電壓擾動注入裝置；所述高壓大容量寬頻帶電壓 擾動注入裝置的輸入采用多繞組移相變壓器，所述多繞組移相變壓器二次側的每 個繞組各接一個AC/DC/AC功率子模塊進行三相不可控整流；AC/DC/AC功率 子模塊包括依次連接的三相不可控整流、直流側電容和單相H橋；所述高壓大 容量寬頻帶電壓擾動注入裝置的輸出采用多個AC/DC/AC功率子模塊級聯的方 式；所述高壓大容量寬頻帶電壓擾動注入裝置的輸出側接LC輸出濾波器，并通 過10kV/35kV耦合變壓器串聯接入到待測新能源發電裝備的35kV側線路中。

相應地，本發明還提供了一種高壓大容量阻抗測量裝置的擾動控制方法，高 壓大容量寬頻帶電壓擾動注入裝置的輸出采用考慮直流側電壓波動的開環控制， 然后通過單極性倍頻載波移相SPWM多電平調制控制高壓大容量寬頻帶電壓擾 動注入裝置中各單相H橋功率器件的導通與關斷。該方法包括以下步驟：