[發明專利]一種多級聯直流變換器阻抗在線測量方法

有效

• 申請號: 202010903727.6
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111999563B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 年珩;李萌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;H02M3/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種多級聯直流變換器阻抗在線測量方法，通過多擾動源的協調配合，實現快速準確的多級聯直流變換器阻抗特性提取。不同于傳統的單擾動源方法，本發明提出多擾動源的位置、頻譜能量分布協調配合阻抗在線測量方法，通過設計其頻率避免了系統中同時存在多個擾動源而引發的相互干擾問題，并由系統中存在的直流變換器生成擾動，可以實現更為快速的阻抗在線測量，該方法在多級聯直流系統中具有更好的優越性，同時也適用于并聯系統、交流系統等各種場景。

技術領域

本發明屬于可再生能源并網技術領域，具體涉及一種多級聯直流變換器阻抗在線測量方法。

背景技術

DC-DC變流系統采用了多級聯變換器結構，以實現高效，可靠的電源轉換，級聯轉換器之間的動態交互可能會導致其動態性能下降并影響系統的穩定性，通常采用基于阻抗模型的小信號穩定性分析來評估多級聯直流系統的穩定裕度，獲得直流變換器的精確阻抗模型是獲得準確分析結果的重要步驟。

可以使用兩種方法獲得直流轉換器的阻抗特性：解析建模方法和阻抗測量方法，解析建模方法需要被測對象的詳細內部參數和控制結構，這在實際應用中是未知的，而阻抗測量是一種可以僅根據輸出端口電壓和電流信號獲得阻抗特性而無需內部參數等的阻抗模型提取方法；因此，阻抗測量對實際系統的穩定性分析具有重要意義。

正弦信號、二進制序列信號和多正弦信號可用作阻抗測量中的擾動信號。其中，正弦信號可確保最佳的信噪比，但是測量效率較低；二進制序列信號是一種寬頻帶信號，可以將多個頻率分量注入被測變換器，但是由于二進制序列的頻譜能量分布難以精確控制，在測量時易出現頻譜泄漏、諧波干擾等問題，從而影響測量精度；此外，多正弦信號同樣包含多個頻率分量，并且多正弦信號的頻譜能量分布精確可控，不存在頻譜泄漏與諧波干擾的問題。目前對于變換器的阻抗測量多采用二進制序列，由于二進制序列所具有的頻譜泄漏、諧波干擾等問題，結合多級聯系統的結構特征，二進制序列不適用于多級聯直流變換系統的實時阻抗測量。

目前，對于直流變換器的阻抗測量多采用單個擾動源注入的擾動注入方式，如文獻[P.Li and B.Lehman,Performance prediction of DC-DC converters withimpedances as loads[J].IEEE Trans.Power Electron.,vol.19,no.1,pp.201–209,Jan.2004.]以及文獻[D.Martin,E.Santi,A.Barkley,“Wide bandwidth systemidentification of AC system impedances by applying perturbations to anexisting converter,”Energy Conversion CongressExposition.Phoneix,AZ,USA,Sept.2011,pp.2549-2556.]都有公開介紹，但在對由多個級聯變換器構成的系統內的阻抗測量時，由于級聯變換器之間的直流電容具有解耦作用，僅憑單擾動源注入擾動信號難以在多級聯系統中所有變換器端口產生足夠強的激勵信號，從而無法獲取準確可靠的測量結果。為了確保準確的測量結果，根據現有技術，需要將擾動源連接在各個變換器端口分多次注入擾動信號，顯然該方法測量效率較低；此外，由于頻繁的負載切換和變化的工作條件，需要快速阻抗測量以確保在測量過程中系統工作狀態不發生變化，因此現有方法的低效性使得對進行系統的實時穩定性分析難以實現；并且，采用將擾動源連接于不同的測量端口從而進行阻抗測量的方法，在實際操作時較為復雜，不僅需要額外的擾動源，還需要將擾動源依次連接在不同測量端口，在實際中需要耗費大量的人力、時間與經濟成本。

發明內容

鑒于上述，本發明提出了一種多級聯直流變換器阻抗在線測量方法，通過多擾動源的協調配合，實現快速準確的多級聯直流變換器阻抗特性提取。

一種多級聯直流變換器阻抗在線測量方法，包括如下步驟：

(1)對于多級聯直流變換器中的任一級變換器，為其設計一個頻域解耦的多正弦擾動信號；