适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法，所述的单相并网逆变器由一个直流源V

【技术实现步骤摘要】
适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法。

技术介绍

[0002]分布式发电机组的广泛集成，使现有的低压配电网络由被动模式转变为主动模式。主动模式由本地发电机和负荷共同组成。虽然这种新的转变使分布式能源能够得到更多的整合，但也带来了一些挑战，如沿馈线的反向潮流和电压升降，特别是在采用太阳能光伏逆变器的配电网络中。在这种背景下，并网逆变器发挥着重要的作用，为电网提供辅助服务，如电压调节、频率支持以及低电压穿越能力。
[0003]估计电网阻抗信息有利于并网逆变器的可靠运行。它可以被用作一个额外的自由度用于提高并网逆变器的整体性能。例如，利用估计的基频电网阻抗进行孤岛检测，电压控制，无功功率支持，同步参考框架内电流环解耦，并网逆变器的鲁棒控制，如自适应调谐同步坐标系锁相环以应对电网阻抗的变化。此外，利用可以电网阻抗进行稳定性分析基于广义奈奎斯特准则、故障检测和短路电流计算。另一方面，也有一些潜在的挑战缺乏电网阻抗信息。其中包括负阻抗不稳定的风险，以及由于电网阻抗的变化，尤其是电网电感的增加，导致分布式发电机组性能下降。虽然逆变器的输出阻抗来源于其设计规范，但电网阻抗的主要挑战是不能在PCC(公共连接点)直接测量，因此，应该采用在线估计技术。
[0004]电网阻抗在线估计技术大致分为无源和有源两种。无源技术利用正常的系统运行来估计电网阻抗。这些技术的主要优点是不会对系统造成干扰。这些技术的例子是扩展卡尔曼滤波器(Kalman fifilter EKF)和递归最小二乘。总的来说，常见的缺点是被动技术估计精度低。此外，EKF的主要挑战是测量噪声协方差矩阵和过程噪声协方差矩阵的未知参数的调整过程，这些参数的调整会影响EKF算法的估计性能。
[0005]有源电网阻抗估计技术通过故意干扰电网，然后进行数据采集和信号处理，以实现阻抗估计。与无源技术相比，它们提供了更准确的结果。额外的干扰包括基于频率的注入技术，其注入的干扰信号可以是:1)600、300或75Hz的单个频率；2)400hz和600hz双频率；或3)包含伪随机二进序列(PRBS)的大频谱。有源技术还包括电流脉冲注入和瞬态电压注入。有源技术的普遍缺点是:1)对电网注入额外的扰动，可能导致电能质量问题；2)采集数据后处理复杂，通常涉及离散傅里叶变换；3)获得准确的估计结果需要较长的估计时间，例如需要生成低频分辨率的PRBS；4)注入的脉冲扰动较大，系统的非线性会影响估计精度。
[0006]因此，无源方法的电网阻抗估计存在速度慢和精度低的问题，有必要设计一种新的电网阻抗估计方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法，该适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法具有快速、准确的优势。
[0008]专利技术的技术解决方案如下：
[0009]本专利技术首先建立并网逆变器的暂态数学模型并将电网阻抗估计问题转化为线性模型的参数估计问题，通过辅助滤波器提取出参数的估计误差，以最小化估计误差的损失函数为目标，然后基于李雅普诺夫分析得到利用时变增益驱动的自适应律，由自适应律可以得到电网阻抗参数，最终实现单相并网逆变器快速、准确的非侵入式电网阻抗估计。
[0010]具体的：
[0011]一种适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法，所述的单相并网逆变器由一个直流源V
dc
供电，L
f
为滤波电感，C
f
为滤波电容，v
c
为逆变器经过滤波器后的输出电压，i
g
为入网电流，R
g
和L
g
分别为电网阻抗的电阻与电感，v
g
为电网电压；
[0012]电网阻抗的估计值采用下式计算得到：
[0013][0014]其中：
[0015]分别为R
g
，L
g
的估计值；
[0016]是向量中的2个元素；
[0017]向量是参数矢量Θ＝[θ1,θ2,θ3,θ4]的估计值。
[0018]由得到，其中Γ>0是一个恒值的对角矩阵，是的导数，中的点表示导数，即是的导数，也是一个有四个元素的向量，并且与的元素一一对应。一一对应。与的关系可以表示为
[0019]Γ是一个4维的对角矩阵，即其中τ1，τ2，τ3，τ4是人为选择的取值大于0的参数增益。其中τ1，τ2，τ3，τ4是人为选择的参数增益，都取大于0即可。关于H、的计算，说明如下：
[0020]首先根据计算得到i
gf
和Φ
f
，然后根据y＝(i
g
‑
i
gf
)/k计算得到y。k为滤波参数，取大于0的数，通常取0.001这种量级的正数，即取1/k为1000这种量级的数。
[0021]然后根据计算得到P和Q。其中，l>0是一个恒值，l取大于0的数即可
[0022]得到P和Q后，计算得到P和Q后，计算由它的导数计算得到，即
[0023]然后计算H，这样H与直接就形成了一个闭环。这个闭环会使得最终收敛到真实值Θ。
[0024]有益效果：
[0025]电网阻抗对并网逆变器的稳定性和动态性能有重要影响，因此电网阻抗的在线估计是并网逆变器的关键一项关键技术。然而，当前的侵入式电网阻抗估计方法会污染电网，非侵入式方法估计精度不足，所以在无扰动注入的情况下快速精准的估计电网阻抗，是并网逆变器亟需解决的难题。因此，本专利技术建立单相并网逆变器的暂态数学模型，并根据模型推导出电网阻抗参数与逆变器输出电压电流之间的关系，进而将电网阻抗估计问题转化为线性模型的参数估计问题。引入辅助滤波器提取参数估计误差的技术，基于李雅普诺夫分析推导出了利用时变增益驱动的自适应律，实现快速、准确的非侵入式电网阻抗估计。最后，本专利技术搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型，验证了所提出的电网阻抗估计方法的有效性。
附图说明
[0026]图1为单相并网逆变器及其控制策略示意图；
[0027]图2为仿真1的电阻R
g
估计结果图；
[0028]图3为仿真1的电感L
g
估计结果图；
[0029]图4为仿真2的电阻R
g
估计结果图；
[0030]图5为仿真2的电感L
g
估计结果图。
具体实施方式
[0031]以下将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明：
[0032]实施例1：
[0033]单相并网逆变器的电路图如图1所示。逆变器由一个直流源V
dc
供电，L
f
为滤波电感， C
f
为滤波电容，v
c
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于单相并网逆变器的快速非侵入式电网阻抗估计方法，所述的单相并网逆变器由一个直流源V
dc
供电，L
f
为滤波电感，C
f
为滤波电容，v
c
为逆变器经过滤波器后的输出电压，i
g
为入网电流，R
g
和L
g
分别为电网阻抗的电阻与电感，v
g
为电网电压；其特征在于，电网阻抗的估计值采用下式计算得到：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳琪，罗丁源，陈子旻，杨波，郭文明，张明敏，尹泽宇，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：