无直流侧电源支撑的阻抗测量装置控制方法及拓扑制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无直流电源支撑的阻抗测量装置控制方法及拓扑，其中阻抗测量装置控制方法包括根据被测系统的运行频率、阻抗测量装置的扰动输出频率及阻抗测量装置的交流侧与直流侧功率平衡特性，确定直流侧纹波特性；根据被测系统需求和装置直流侧纹波特性，确定阻抗测量装置的扫频模式；根据阻抗测量装置的扫频模式，对阻抗测量装置进行电压控制、输出电流控制及扰动指令发生器进行设计。本发明专利技术可以避免直流侧电压纹波造成阻抗测量装置输出扰动失控，提升了阻抗测量装置输出扰动的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
无直流侧电源支撑的阻抗测量装置控制方法及拓扑


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别涉及一种无直流侧电源支撑的阻抗测量装置控制方法及拓扑。

技术介绍

[0002]新能并网系统阻抗即电网和并网逆变器宽频带阻抗是分析新能源并网逆变器运行稳定性的重要参数，在实际工程中通常采用阻抗测量装置来获取电网和并网逆变器阻抗。
[0003]阻抗测量装置其原理是通过向被测系统注入系列频率的扰动电流/电压，通过采集被测系统的端口数据来计算阻抗。目前无直流侧电源支撑的阻抗测量装置，由于阻抗测量装置的扰动发生器承担直流电压维持功能，其直流电压纹波的将引入到控制系统，导致阻抗测量装置输出扰动失控。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种无直流侧电源支撑的阻抗测量装置控制方法及拓扑，旨在解决现有的阻抗测量装置控制方法存在不稳定的问题。
[0005]本专利技术提供了一种无直流侧电源支撑的阻抗测量装置控制方法，包括以下步骤：
[0006]根据被测系统的运行频率、阻抗测量装置的扰动输出频率及阻抗测量装置的交流侧与直流侧功率平衡特性，确定直流侧纹波特性；
[0007]根据被测系统需求和装置直流侧纹波特性，确定阻抗测量装置的扫频模式；
[0008]根据阻抗测量装置的扫频模式，对阻抗测量装置进行电压控制、电流控制及扰动指令发生器。
[0009]优选地，所述根据被测系统的运行频率、阻抗测量装置的扰动输出频率及阻抗测量装置的交流侧与直流侧功率平衡特性，确定直流侧纹波特性包括：
[0010]建立交直流侧功率平衡关系式(1)；
[0011]P
直
＝P
交
ꢀꢀ
(1)
[0012]其中P
直
表示直流侧功率，P
交
表示交流侧功率；
[0013]通过式(2)求得直流侧功率P
直
，其中C
dc
表示直流侧电容值，U
dc
表示直流侧电压额定值；
[0014][0015]通过式(3)求得交流侧功率P
交
，其中U
PCC
表示装置并网点电压幅值，ω0表示被测系统频率，表示PCC点电压相位幅值，I
p
表示扰动电流幅值，ω
p
表示扰动电流幅值，表示扰动电流相位；
[0016][0017]根据式(1)～(3)求得直流侧电容电压纹波Δu
dc
为：
[0018][0019]直流侧纹波频率由被测系统频率和注入扰动频率共同决定，且直流侧电压纹波ω
dc
满足如式(5)关系：
[0020][0021]优选地，若被测系统为敏感系统，设置阻抗测量装置采用少频扫频模式运行，根据测量频率范围0～ω
pmax
，将装置扰动电流参考值设置为：
[0022][0023]即在0～2ω0区间，注入频率关与系统频率对称的两个扰动，在2ω0～ω
pmax
采用单扰动注入。
[0024]优选地，当装置工作与少频扫频模式时，前置滤波器采用陷波器结构，其传递函数表达式如下：
[0025][0026]式中h为陷波因子，s为拉普拉斯因子，ω
n
为陷波频率，且ω
n
＝ω
dc
。
[0027]优选地，若被测系统对测量速度要求高，设置阻抗测量装置采用多频扫频模式，即同时向系统注入多个频率的扰动，其扰动参考信号如下
[0028][0029]为便于后续控制器的设计，单组注入的各扰动频率应使得各扰动产生的直流侧纹波分量频率满足：
[0030][0031]式(9)中，k为正整数，m表示基准扰动频率间隔为正实数。
[0032]进一步可知，各扰动注入频率应满足：
[0033][0034]优选地，当阻抗测量装置工作于多频扫频模式时，前置滤波器采用延时滤波器结构，其传递函数表达式如下：
[0035][0036]式中s为拉普拉斯因子，T
d
为延时时间，其可根据基准扰动频率间隔m来确定，且T
d
与m满足：
[0037][0038]优选地，所述电压控制包括直压控制环、和电压前馈环节；所述电流控制包括电流控制环。
[0039]所述直压控制环，用于控制阻抗测量装置直流侧电压；电压前馈环节用于加快阻抗测量装置的相应速度和电网适应性；本专利技术将阻抗测量装置的PCC点电压前馈到控制系统。电流控制环用于实现对扰动电流的无静差控制，电流控制环由多PR控制构成，PR控制器的数目和频率参数，根据扰动数目和扰动频率确定；扰动指令发生器用于给定阻抗测量装置输出扰动电流的参考值，根据所述扫频方式，生成装置输出扰动电流的时域参考信号。
[0040]为实现上述目的，本专利技术还提出一种阻抗测量装置拓扑，包括：直流侧电容、三相半桥变换电路、直流电容、DC
‑
AC变换单元、输出滤波器、处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如上的方法步骤。
[0041]本专利技术提供的技术方案中，根据被测系统的运行频率、阻抗测量装置的扰动输出频率及阻抗测量装置的交流侧与直流侧功率平衡特性，确定直流侧纹波特性；根据被测系统需求和装置直流侧纹波特性，确定阻抗测量装置的扫频模式；根据阻抗测量装置的扫频模式，对阻抗测量装置进行电压控制、电流控制及扰动指令发生器进行针对性设计。从而避免直流侧电压纹波造成阻抗测量装置输出扰动失控，提升了阻抗测量装置输出扰动的准确性。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0043]图1为本专利技术阻抗测量装置控制方法一实施例的流程图；
[0044]图2是本专利技术实施例的无直流侧电源支撑的阻抗测量装置运行示意图；
[0045]图3是本专利技术实施例的无直流侧电源支撑的多频扫频模式下直流侧电压纹波频谱特性示意图；
[0046]图4是本专利技术实施例的无直流侧电源支撑的阻抗测量装置控制策略原理图；
[0047]图5是本专利技术实施例的无直流侧电源支撑的阻抗测量装置的陷波器型前置滤波器原理图；
[0048]图6是本专利技术实施例的无直流侧电源支撑的阻抗测量装置的延时型前置滤波器原理图。
[0049]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0050]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无直流电源支撑的阻抗测量装置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据被测系统的运行频率、阻抗测量装置的扰动输出频率及阻抗测量装置的交流侧与直流侧功率平衡特性，确定直流侧纹波特性；根据被测系统需求和装置直流侧纹波特性，确定阻抗测量装置的扫频模式；根据阻抗测量装置的扫频模式，对阻抗测量装置进行直流电压控制、输出电流控制及扰动指令发生器控制进行设计。2.根据权利要求1所述的一种无直流电源支撑的阻抗测量装置控制方法，其特征在于，所述根据被测系统的运行频率、阻抗测量装置的扰动输出频率及阻抗测量装置的交流侧与直流侧功率平衡特性，确定直流侧纹波特性包括：建立交直流侧功率平衡关系式(1)；P
直
＝P
交
ꢀꢀ
(1)其中P
直
表示直流侧功率，P
交
表示交流侧功率；通过式(2)求得直流侧功率P
直
，其中C
dc
表示直流侧电容值，U
dc
表示直流侧电压额定值；通过式(3)求得交流侧功率P
交
，其中U
PCC
表示装置并网点电压幅值，ω0表示被测系统频率，表示PCC点电压相位幅值，I
p
表示扰动电流幅值，ω
p
表示扰动电流幅值，表示扰动电流相位；根据式(1)～(3)求得直流侧电容电压纹波Δu
dc
为：直流侧纹波频率由被测系统频率和注入扰动频率共同决定，且直流侧电压纹波ω
dc
满足如式(5)关系：3.根据权利要求2所述的一种无直流电源支撑的阻抗测量装置控制方法，其特征在于，若被测系统为敏感系统，设置阻抗测量装置采用少频扫频模式运行，根据测量频率范围0～ω
pmax
，将装置扰动电流参考值设置为：即在0～2ω0区间，注入频率关与系统频率对称的两个扰动，在2ω0～ω
pmax
采用单扰动注入。4.根据权利要求3所述的无直流电源支撑的阻抗测量装置控制方法，其特征在于，当装置工作于少频扫频模式时，前...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟佩军，孙建军，查晓明，黄萌，余攀，沈煜，丁凯，胡伟，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：