[發(fā)明專利]基于高頻信號(hào)注入的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910375598.5
• 申請(qǐng)日: 2019-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN110045187B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭磊磊;金楠;秦世耀;王瑞明;代林旺;曹玲芝;李琰琰;武潔;吳振軍;竇智峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院;中國電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01R27/02
• 分類號(hào): G01R27/02
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張彬

本發(fā)明提出了一種基于高頻信號(hào)注入的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法，首先，利用電壓傳感器和電流傳感器分別測得并網(wǎng)逆變器的電壓和橋臂側(cè)電流，通過比例積分控制器對(duì)電壓和橋臂側(cè)電流進(jìn)行變換獲得調(diào)制電壓信號(hào)；然后，將三相高頻電壓信號(hào)注入調(diào)制電壓信號(hào)中更新并網(wǎng)逆變器的電壓，并利用電流傳感器測得并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)側(cè)電流，再將更新后的電壓和電網(wǎng)側(cè)電流分別代入電壓提取模塊和電流提取模塊；最后，利用改進(jìn)的復(fù)數(shù)濾波器提取并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)的高頻電壓信號(hào)和高頻電流信號(hào)，從而實(shí)時(shí)求解電網(wǎng)的阻抗值。本發(fā)明直接在調(diào)制電壓信號(hào)上疊加三相高頻電壓信號(hào)，確保了高頻信號(hào)的有效注入，能夠提高電網(wǎng)的信噪比，進(jìn)而提高電網(wǎng)阻抗辨識(shí)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于高頻信號(hào)注入的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著新能源并網(wǎng)逆變器安裝規(guī)模的快速擴(kuò)大，電網(wǎng)越來越多的呈現(xiàn)出“弱電網(wǎng)”的特性，其阻抗也越來越大，并對(duì)并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了巨大的影響。為了提高弱電網(wǎng)下并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行穩(wěn)定性，必須對(duì)電網(wǎng)阻抗進(jìn)行實(shí)時(shí)辨識(shí)，并根據(jù)電網(wǎng)阻抗值實(shí)時(shí)調(diào)整并網(wǎng)逆變器的運(yùn)行模式。常用的電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法主要包括被動(dòng)法和主動(dòng)法兩類。被動(dòng)法通過檢測電網(wǎng)固有的電壓及電流諧波來計(jì)算電網(wǎng)阻抗，這種方法不會(huì)給電網(wǎng)增加諧波擾動(dòng)，但是由于信噪比較低，導(dǎo)致被動(dòng)法的阻抗辨識(shí)精度較低。主動(dòng)法通過向電網(wǎng)中注入特性頻率的電壓諧波，并提取電網(wǎng)的諧波電流，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)阻抗辨識(shí)，主動(dòng)法通過注入高頻信號(hào)可以提高信噪比，從而提高電網(wǎng)阻抗辨識(shí)精度，因此其應(yīng)用更廣。

目前已經(jīng)有許多電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法申請(qǐng)了專利，比如申請(qǐng)?zhí)枮?01710113861.4，發(fā)明名稱為電網(wǎng)阻抗辨識(shí)的驗(yàn)證方法及實(shí)驗(yàn)裝置，提出了一種電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法及實(shí)驗(yàn)裝置，該方法通過向電流參考值中注入高頻電流信號(hào)，并通過電流閉環(huán)控制使并網(wǎng)逆變器輸出電流和電壓中包含所注入的高頻信號(hào)；該方法雖然可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)阻抗辨識(shí)，但由于電流環(huán)比例積分控制器只能對(duì)直流信號(hào)實(shí)現(xiàn)無靜差跟蹤，而無法實(shí)現(xiàn)對(duì)所注入的高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)無靜差跟蹤，導(dǎo)致實(shí)際注入的高頻信號(hào)效果較差。比如申請(qǐng)?zhí)枮?01710361584.9，發(fā)明名稱為一種基于PRBS擾動(dòng)注入的電網(wǎng)阻抗在線辨識(shí)方法及裝置，提出了一種基于PRBS擾動(dòng)注入的電網(wǎng)阻抗在線辨識(shí)方法及裝置，以及文獻(xiàn)[楊瑩,張興,李明.不平衡及諧波電網(wǎng)下基于多模塊復(fù)數(shù)濾波器的電網(wǎng)阻抗檢測方法[J].電源學(xué)報(bào),2018,16(2):69-75.]提出了一種考慮電網(wǎng)不平衡和諧波影響的電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法，這些方法均需要在電流中疊加高頻擾動(dòng)信號(hào)，因此需要合理設(shè)計(jì)電流環(huán)比例積分控制器，才可能保證并網(wǎng)逆變器實(shí)際輸出的電流和電壓信號(hào)中含有相應(yīng)的高頻信號(hào)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01820339286.X，實(shí)用新型名稱為基于在線阻抗辨識(shí)的辨識(shí)電路，提出了一種阻抗辨識(shí)電路和方法，該方法通過向電流指令中注入電流脈沖信號(hào)，并采樣注入信號(hào)后的電網(wǎng)電壓和電流信號(hào)，通過分析計(jì)算得到電網(wǎng)阻抗，該方法存在計(jì)算量較大、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法不能注入有效的高頻信號(hào)以及沒有考慮向電壓和電流采樣通道中引入直流偏置，使得電網(wǎng)阻抗的辨識(shí)精度較低的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于高頻信號(hào)注入的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法，首先，在三相調(diào)制電壓信號(hào)中注入三相高頻電壓信號(hào)，從而無需改變電流環(huán)原有的比例積分控制器參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)的注入。其次，在復(fù)數(shù)濾波器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)高通濾波器進(jìn)行高頻電壓信號(hào)和高頻電流信號(hào)提取，能夠消除電壓和電流采樣通道中引入的直流偏置對(duì)阻抗辨識(shí)的影響，從而進(jìn)一步提高了電網(wǎng)阻抗辨識(shí)精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于高頻信號(hào)注入的并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)阻抗辨識(shí)方法，其步驟如下：