应用于并网逆变器的电网阻抗估计方法技术

本发明专利技术公开应用于并网逆变器的电网阻抗估计方法，包括如下步骤：步骤1、并网逆变器稳定运行，记录初始稳态工作点1需要的信息，并计算锁相环输出相角与电网电压相角的稳态差值。步骤2、对并网逆变器有功基准扰动，记录稳态工作点2信息。步骤3、对并网逆变器无功基准扰动，待系统稳定后，记录稳态工作点3信息。步骤4、基于获取的三个工作点信息，输入到阻抗计算模块得到电网阻抗阻性和感性分量的准确估计结果。相较于传统电网阻抗测量方法而言，该方法估计更为准确，无需额外采样或硬件电路。基于该发明专利技术方法的并网逆变器具有实现快速准确辨识电网强弱的能力，从而有助于实现并网逆变器在弱电网下的参数自适应控制和稳定运行。电网下的参数自适应控制和稳定运行。电网下的参数自适应控制和稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
应用于并网逆变器的电网阻抗估计方法


[0001]本专利技术涉及并网逆变器控制
，尤其涉及一种应用于并网逆变器的电网阻抗估计方法。

技术介绍

[0002]近些年来随着新能源发电技术不断发展和推广，分布式发电系统成为了近些年的研究热点。并网逆变器作为连接新能源分布式发电和电网之间的关键装置，发挥着至关重要的作用。然而随着新能源渗透率的持续提高，在并网逆变器与电网的公共耦合点(PCC)处存在较大的电网阻抗，此时电网阻抗对系统稳定性的影响不可忽略，严重时甚至可能导致系统失稳。因此，为了保证弱电网下并网逆变器能够稳定运行，需要一种准确的电网阻抗在线测量技术，以指导并网逆变器的稳定性分析和控制器参数设计。
[0003]关于电网阻抗检测技术，考虑到现如今需要对电网阻抗进行实时的在线监测以实现自适应控制的需求，早期的一些离线测量技术研究已经不再适用。目前电网阻抗测量技术主要包括主动测量和被动测量方法两大类。相较于被动测量方法，主动测量方法由于其快速和准确的估计更受到国内外研究人员的青睐。典型且应用较为广泛的主动测量方法有非特征次谐波注入法、宽频信号注入法、PQ扰动法等，其中PQ扰动法较其他方法而言对入网电流质量影响更小，在实际应用中相对更受欢迎。
[0004]然而，一方面，由于复杂电网下电网阻抗可能是时变且宽范围内变化的，一些学者提出的鲁棒控制策略普遍存在阻抗适应范围窄的问题。因此，为实现宽短路比(SCR)范围内并网逆变器的稳定运行，可应对电网阻抗宽范围变化的自适应控制是有前景的方法，而电网参数的准确、在线辨识是实现自适应的重要前提。现有大部分研究仅针对SCR相对较高情形的阻抗辨识(如SCR>10)，却较少关注宽阻抗范围，尤其是接近极弱电网下的电网阻抗准确测量。另一方面，鉴于并网逆变器阻抗测量期间会主动扰动或注入(如谐波、有功、无功电流分量等)，逆变器稳态工作特性会受到一定影响，现有阻抗估计方法并未将逆变器工作特性考虑在内。
[0005]因此，在并网逆变器控制
，需要研究快速、准确、适应不同电网阻抗大小的电网阻抗估计方法，从而实现并网逆变器在弱电网下可靠的参数辨识，以指导逆变器的控制器设计，保证系统在电网阻抗宽范围内的稳定运行。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供应用于并网逆变器的电网阻抗估计方法，基于逆变器自身PQ扰动，具有快速、准确、无需额外采样、对大范围电网阻抗的强适应性的优点，尤其是较传统基于PQ扰动的阻抗估计方法而言准确度有较大的提升。
[0007]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0008]步骤1、t∈[t0,t1]，记录初始稳态工作点信息，包括初始公共耦合点PCC电压dq轴分量u
PCCd1
和u
PCCq1
、初始入网电流dq轴分量i
gd1
和i
gq1
，并计算初始锁相环PLL输出锁相角θ
pll
与初始电网电压相角θ
s
的稳态差值δ
01
；
[0009]步骤2、t∈(t1,t2]，对并网逆变器有功基准扰动，待系统稳定后，记录第二稳态工作点信息，包括第二公共耦合点PCC电压dq轴分量u
PCCd2
和u
PCCq2
、第二入网电流dq轴分量i
gd2
和i
gq2
，并计算第二锁相环输出锁相角θ
pll
与电网电压相角θ
s
的稳态差值δ
02
；
[0010]步骤3、t∈(t2,t3]，对并网逆变器无功基准扰动，待系统稳定后，记录第三稳态工作点信息，包括第三公共耦合点PCC电压dq轴分量u
PCCd3
和u
PCCq3
、第三入网电流dq轴分量i
gd3
和i
gq3
，并计算第三锁相环输出锁相角θ
pll
与电网电压相角θ
s
的稳态差值δ
03
。
[0011]步骤4、基于获取的三个工作点信息，输入到阻抗计算模块得到电网阻抗阻性和感性分量的准确估计结果。其中阻抗计算模块基于PCC电压、入网电流和电网电压的电路约束关系，获得电网阻抗的表达式，作为电网阻抗估计结果。R
g_modified
和L
g_modified
。R
g_modified
和L
g_modified
的表达式为：
[0012][0013]式中U
s
为电网电压幅值；R
g_est
和L
g_est
分别传统基于PQ扰动的电网阻抗阻性和感性估计值。其表达式分别为：
[0014][0015]式中ω0＝100πrad/s为电网基波角频率。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其显著效果如下：
[0017]1)检测快速，对逆变器正常运行及电流质量几乎无影响；
[0018]2)较已有国内外传统基于PQ扰动的阻抗估计方法而言，本专利技术方法准确度更高，尤其适应宽短路比范围，电网阻感性分量较大的弱电网条件；
[0019]3)改进方法无需额外采样或硬件电路，可移植性高；
[0020]4)代码结构简单、实现方便。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中并网逆变器主电路结构和阻抗估计方法的示意图；
[0022]图2(a)为本专利技术中并网逆变器中锁相环的结构图；
[0023]图2(b)为本专利技术中锁相环准静态模型图；
[0024]图3为步骤2中，PQ扰动和R
g_est
和L
g_est
的计算示意图；
[0025]图4(a)为不同X/R下，电网阻抗感性分量真实值和传统基于PQ扰动的估计值的关系曲线；
[0026]图4(b)为不同X/R下，电网阻抗阻性分量真实值和传统基于PQ扰动的估计值的关
系曲线；
[0027]图5为本专利技术中基于PQ扰动的改进电网阻抗估计方法的实现流程图；
[0028]图6(a)为电网阻抗L
g_real
＝20mH，X/R＝5(SCR＝4.85)时，PQ扰动过程的仿真结果；
[0029]图6(b)为电网阻抗L
g_real
＝20mH，X/R＝5(SCR＝4.85)时，本专利技术改进电网阻抗估计方法的仿真结果；
[0030]图7为电网阻抗L
g_real
＝30mH，X/R＝7.5(SCR＝3.27)时，方案1和方案2阻抗估计的对比仿真结果；
[0031]图8为并网逆变器不同短路比条件下，传统PQ扰动法和本专利技术改进电网阻抗估计方法方案2的仿真测量误差对比图。
具体实施方式
[0032]下面结合说明书附图和具体实施方式，对本专利技术做进一步详细说明。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于并网逆变器的电网阻抗估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、并网逆变器稳定运行，记录初始稳态工作点信息，包括初始公共耦合点PCC电压dq轴分量u
PCCd1
和u
PCCq1
、初始入网电流的dq轴分量i
gd1
和i
gq1
，并计算初始锁相环PLL输出锁相角θ
pll
与初始电网电压相角θ
s
的稳态差值δ
01
；步骤2、对并网逆变器有功基准扰动，待系统稳定后，记录第二稳态工作点信息，包括第二公共耦合点PCC电压dq轴分量u
PCCd2
和u
PCCq2
、第二入网电流的dq轴分量i
gd2
和i
gq2
，并计算第二锁相环输出锁相角θ
pll
与电网电压相角θ
s
的稳态差值δ
02
；步骤3、对并网逆变器无功基准扰动，待系统稳定后，记录第三稳态工作点信息，包括第三公共耦合点PCC电压dq轴分量u
PCCd3
和u
PCCq3
、第三入网电流的dq轴分量i
gd3
和i
gq3
，并计算第三锁相环输出锁相角θ
pll
与电网电压相角θ
s
的稳态差值δ
03
。步骤4、基于获取的三个稳态工作点，输入到阻抗计算模块中，得到电网阻抗阻性和感性分量的准确估计结果，R
g_modified
和L
g_modified
；所述阻抗计算模块基于PCC电压、入网电流和电网电压的电路约束关系，获得电网阻抗的表达式，作为电网阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：许津铭，凌子涵，戴晨松，曾维波，胡源，闻一鸣，宗林，
申请(专利权)人：固德威技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：