CN117092409A - 一种基于三相lcl并网逆变器的电网阻抗在线测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法及装置，其中，方法包括：通过逆变器控制结构锁存电网电压和电流相位信息，并在电流峰值时注入由单脉冲信号和高频正弦信号组成的扰动信号；同步测量得到并网点电压和电流；逐点相减消除电网背景谐波影响的数据，并进行频谱分析；计算电压和电流的正序和负序分量；最后计算电网的正序阻抗和负序阻抗。相较于原有的单脉冲信号只能实现在低频的准确测量，在中高频段频谱能量衰减较大，测量准确性不高，本发明在原有的单脉冲信号的基础上叠加高频正弦信号作为扰动信号，可以增强中高频测量的准确性，解决了现有单脉冲信号的频谱在中高频分量衰减导致的电网阻抗测量误差较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法及装置。
背景技术
在新型电力系统建设背景下，随着新能源并网发电、柔性直流输电以及无功补偿和交流传动等应用的发展，电力电子技术被广泛应用于电力系统领域，其中并网逆变器作为重要的能量转换接口装置，其比例也在逐渐增加。在并网逆变器将太阳能、风能等新能源发出的交流或直流电转换为交流电并输送至电网的过程中，电网和并网逆变器之间构成一个动态的交互系统，两者之间互相影响，并且随着大规模的新能源接入电网，并网逆变器和电网之间的相互作用日益频繁、整个系统的振荡风险也在大幅度增加，因此为了保证并网逆变器和电网之间进行正常的能量交换，分析两者之间的交互稳定性十分必要。
目前对并网系统稳定性的判断大多选用基于阻抗分析的方法，因此精确的逆变器输出阻抗模型和电网阻抗信息对于分析系统的稳定性至关重要。由于并网逆变器在设计完成后参数基本确定并且不容易发生变化，因此并网逆变器的输出阻抗模型可以理论推导得到。然而对于电网来说，有许多电力电子装置远离变压器，接在线路末端，从阻抗角度来看，装置以外的部分都属于电网阻抗，其中会有大量的入口滤波器和电缆，所以不能简单地将电网阻抗当成阻感属性，又因为负荷的投入和切出都具有随机性，这些也会改变电网阻抗，导致电网阻抗无法直接通过建模的方法得到。举例来说，电力系统中同时存在多台并网逆变器，从单台逆变器输出侧看出去，网侧等效阻抗表示为电网阻抗与其他逆变器输出阻抗的并联，随着各种逆变器投切使用以及运行情况的变化，逆变器网侧等效阻抗也会发生变化，因此电网阻抗无法直接通过建模的方法得到。面对复杂多变的电网条件，只有通过在线实时测量电网阻抗才能获得精确的电网阻抗信息，在获得准确电网阻抗信息的前提下，才会为后续并网系统的稳定性分析和保证系统稳定运行措施的研究提供有力依据。
现有测量方法多选用注入脉冲信号来实现电网阻抗的测量，这是因为脉冲信号频谱含量丰富，只需要注入一次便能测量一段频率范围的电网阻抗，但是由于其频谱能量会随着频率的增加逐渐减小，就导致该方法只能实现在低频段的准确测量，在中高频段测量误差较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法及装置，以减小中高频段测量误差，提高电网阻抗在线测量的准确性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法，包括：
步骤S1，通过逆变器控制结构中的锁相环锁存电网电压和电流的相位信息，并在电流处于峰值时注入扰动信号；所述扰动信号由单脉冲信号和高频正弦信号在逆变器电流控制内环的参考幅值处叠加形成；
步骤S2，在注入扰动信号后，通过电压和电流传感器同步测量得到注入扰动信号所在周期和临近未注入扰动信号所在周期的并网点电压和电流；
步骤S3，对上述两周期的测量结果逐点相减，得到消除电网背景谐波影响的数据，并对得到的所述数据进行频谱分析；
步骤S4，根据进行频谱分析得到的并网点的电压和电流频域信息，计算其正序和负序分量；
步骤S5，根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗。
优选地，所述扰动信号由幅值与并网点电流峰值大小相同、宽度为0.01s的负向单脉冲信号和峰值为0.3倍于并网点电流峰值、频率为2kHz的正弦信号叠加而成。
优选地，确定注入扰动的时刻后，取该时刻前一个波谷到后一个波谷的时间跨度为注入扰动信号所在周期，该周期的前一个周期即为临近未注入扰动信号所在周期。
优选地，所述步骤S4按照下述公式计算并网点的电压和电流频域信息的正序和负序分量：
其中，fk为FFT分析的频谱对应的频率，Upos(j2πfk)为频率fk处的正序电压，Uneg(j2πfk)为频率fk处的负序电压，a为120°矢量算子，ΔUPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相交流侧电压，ΔUPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相交流侧电压，ΔUPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相交流侧电压，Ipos(j2πfk)为频率fk处的正序电流，Ineg(j2πfk)为频率fk处的负序电流，ΔIPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相电流，ΔIPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相电流，ΔIPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相电流。
优选地，所述步骤S5按照下述公式计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗：
其中，|Zpos(j2πfk)|、∠Zpos(j2πfk)分别为电网正序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Upos(j2πfk)|、∠Upos(j2πfk)分别为正序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ipos(j2πfk)|、∠Ipos(j2πfk)分别为正序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息；|Zneg(j2πfk)|、∠Zneg(j2πfk)分别为电网负序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Uneg(j2πfk)|、∠Uneg(j2πfk)分别为负序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ineg(j2πfk)|、∠Ineg(j2πfk)分别为负序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息。
优选地，当并网装置接入短路比大于20的系统时，选择一个星期进行一次如所述步骤S1-S5的电网阻抗测量；如果接入短路比小于20的系统时，选择一天进行一次如所述步骤S1-S5的电网阻抗测量
本发明还提供一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量装置，包括：
注入模块，用于通过逆变器控制结构中的锁相环锁存电网电压和电流的相位信息，并在电流处于峰值时注入扰动信号；所述扰动信号由单脉冲信号和高频正弦信号在逆变器电流控制内环的参考幅值处叠加形成；
获取模块，用于在注入扰动信号后，通过电压和电流传感器同步测量得到注入扰动信号所在周期和临近未注入扰动信号所在周期的并网点电压和电流；
频谱分析模块，用于对上述两周期的测量结果逐点相减，得到消除电网背景谐波影响的数据，并对得到的所述数据进行频谱分析；
第一计算模块，用于根据进行频谱分析得到的并网点的电压和电流频域信息，计算其正序和负序分量；
第二计算模块，用于根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗。
优选地，所述扰动信号由幅值与并网点电流峰值大小相同、宽度为0.01s的负向单脉冲信号和峰值为0.3倍于并网点电流峰值、频率为2kHz的正弦信号叠加而成；确定注入扰动的时刻后，取该时刻前一个波谷到后一个波谷的时间跨度为注入扰动信号所在周期，该周期的前一个周期即为临近未注入扰动信号所在周期。
优选地，所述步骤S4按照下述公式计算并网点的电压和电流频域信息的正序和负序分量：
其中，fk为FFT分析的频谱对应的频率，Upos(j2πfk)为频率fk处的正序电压，Uneg(j2πfk)为频率fk处的负序电压，a为120°矢量算子，ΔUPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相交流侧电压，ΔUPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相交流侧电压，ΔUPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相交流侧电压，Ipos(j2πfk)为频率fk处的正序电流，Ineg(j2πfk)为频率fk处的负序电流，ΔIPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相电流，ΔIPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相电流，ΔIPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相电流。
优选地，所述步骤S5按照下述公式计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗：
其中，|Zpos(j2πfk)|、∠Zpos(j2πfk)分别为电网正序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Upos(j2πfk)|、∠Upos(j2πfk)分别为正序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ipos(j2πfk)|、∠Ipos(j2πfk)分别为正序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息；|Zneg(j2πfk)|、∠Zneg(j2πfk)分别为电网负序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Uneg(j2πfk)|、∠Uneg(j2πfk)分别为负序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ineg(j2πfk)|、∠Ineg(j2πfk)分别为负序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息。
实施本发明具有如下有益效果：本发明的扰动信号为在原有的单脉冲信号的基础上叠加高频正弦信号，可以增强中高频测量的准确性，解决了现有单脉冲信号的频谱在中高频分量衰减导致的电网阻抗测量误差较大的问题。使用单脉冲信号与高频正弦信号的组合，可以覆盖更广的频率范围，这使得系统能够检测到更细微的阻抗变化；通过使用逆变器控制结构中的锁相环和适当的信号处理，可以在现有的硬件和控制结构上实现，从而降低了整个系统的成本；通过准确测量电网阻抗，可以更精确地控制逆变器的输出和电网的匹配情况，从而降低系统的不稳定风险。准确的阻抗信息有助于设备的适当调整，以适应电网的变化，从而增强整个系统的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。
图1是本发明实施例一一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法的具体流程示意图。
图3是本发明实施例中三相LCL并网逆变器的拓扑结构示意图。
图4是本发明实施例中三相LCL并网逆变器控制结构和扰动注入示意图。
图5是本发明实施例中注入扰动后a相并网点的电流波形图。
图6是本发明实施例中单脉冲信号和单脉冲信号叠加高频正弦信号后的时域波形图和频谱分布图。
图7a是传统单脉冲扰动注入下电网正序阻抗测量结果示意图，图7b是本发明实施例扰动注入下电网正序阻抗测量结果示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1和图2所示，本发明实施例一提供一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法，包括：
步骤S1，通过逆变器控制结构中的锁相环锁存电网电压和电流的相位信息，并在电流处于峰值时注入扰动信号；所述扰动信号由单脉冲信号和高频正弦信号在逆变器电流控制内环的参考幅值处叠加形成；
步骤S2，在注入扰动信号后，通过电压和电流传感器同步测量得到注入扰动信号所在周期和临近未注入扰动信号所在周期的并网点电压和电流；
步骤S3，对上述两周期的测量结果逐点相减，得到消除电网背景谐波影响的数据，并对得到的所述数据进行频谱分析；
步骤S4，根据进行频谱分析得到的并网点的电压和电流频域信息，计算其正序和负序分量；
步骤S5，根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗。
通过上述步骤可知，由于原有的单脉冲信号虽可以实现在低频的准确测量，但是在中高频段频谱能量衰减较大，测量准确性不高；本发明实施例的扰动信号为在原有的单脉冲信号的基础上叠加高频正弦信号，可以增强中高频测量的准确性，解决了现有单脉冲信号的频谱在中高频分量衰减导致的电网阻抗测量误差较大的问题。
本发明实施例采用的三相LCL并网逆变器如图3所示。如图4所示，步骤S1在并网逆变器电流环控制器d轴的参考幅值处叠加扰动信号，为了避免扰动信号对并网逆变器的正常运行产生过大的影响，选择在正弦信号的正向最大幅值处注入扰动信号，如图5所示，注入扰动的时刻用锁相环确定。
扰动信号由幅值与并网点电流峰值大小相同、宽度为0.01s的负向单脉冲信号和峰值为0.3倍于并网点电流峰值、频率为2kHz的正弦信号叠加而成，保证在中高频也可以进行准确测量。单脉冲频谱图和本发明提出的脉冲与高频正弦信号的频谱图如图6所示。
逆变器控制器本身含有电压和电流传感器，负责采集并网点的电压和电流数据。本发明实施例步骤S2直接用该电压和电流传感器进行并网点电压和电流的采集。
确定注入扰动的时刻后，取该时刻前一个波谷(前0.01s)到后一个波谷(后0.01s)的时间跨度为注入扰动信号所在周期(一个周期为0.02s)，该周期的前一个周期即为临近未注入扰动信号所在周期。
步骤S3中，用注入扰动周期的电压和电流逐点减去临近未注入扰动周期的电压和电流，然后对处理后的电压和电流数据进行频谱分析。为了提高运算效率，选择FFT进行频谱分析。FFT属于本领域公知常识，不再赘述。
步骤S4根据频谱分析后得到的并网点的电压和电流频域信息计算其正序和负序分量，计算公式如下：
其中，fk为FFT分析的频谱对应的频率，Upos(j2πfk)为频率fk处的正序电压，Uneg(j2πfk)为频率fk处的负序电压，a为120°矢量算子，ΔUPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相交流侧电压，ΔUPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相交流侧电压，ΔUPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相交流侧电压，Ipos(j2πfk)为频率fk处的正序电流，Ineg(j2πfk)为频率fk处的负序电流，ΔIPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相电流，ΔIPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相电流，ΔIPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相电流。
步骤S5根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗，计算公式如下：
其中，|Zpos(j2πfk)|、∠Zpos(j2πfk)分别为电网正序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Upos(j2πfk)|、∠Upos(j2πfk)分别为正序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ipos(j2πfk)|、∠Ipos(j2πfk)分别为正序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息；|Zneg(j2πfk)|、∠Zneg(j2πfk)分别为电网负序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Uneg(j2πfk)|、∠Uneg(j2πfk)分别为负序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ineg(j2πfk)|、∠Ineg(j2πfk)分别为负序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息。
按照上述步骤以设定的时间间隔重复进行电网阻抗测量。具体地，当并网装置接入短路比大于20的系统时，此时设备的投切等对系统的稳定性影响不是很大，可以在装置中选择一个星期进行一次电网阻抗测量；如果接入短路比小于20的系统时，此时电网稳定性较低，风险发生概率较高，可以在装置中选择一天进行一次电网阻抗测量，也可以根据实际需要自定义设置时间间隔。每当需要进行一次电网阻抗测量时，重复步骤S1-S5。
为了更好地介绍本发明，以下通过一个具体的实施例进行详细说明：
对如图2所示的三相LCL并网逆变器的三相电网阻抗进行在线测量，将电网阻抗等效为电阻Rs和电感Ls串联的形式，即Zs＝Rs+jωLs，UPOI、IPOI为并网点电压和电流；其中直流母线电压Udc＝800V，并网电压为380V，逆变器侧电感L1＝0.8mL，网侧电感L2＝0.2mL,滤波电容C＝100μF，无源阻尼Rd＝3Ω，作用是避免LCL谐振，开关频率为10kHz，电网频率为50Hz，电网阻抗Ls＝0.5mL，Rg＝4Ω。将设计好的扰动信号叠加在电流环d轴的参考值上，如图5所示为扰动信号注入下并网点电流仿真波形图，如图6所示为本发明实施例中单脉冲信号和单脉冲信号叠加高频正弦信号后的时域波形图和频谱分布图，然后获取扰动注入周期和临近未注入周期的三相并网点电压和电流，两者相减得ΔUPOIa、ΔUPOIb、ΔUPOIc和ΔIPOIa、ΔIPOIb、ΔIPOIc，对处理后的数据进行FFT分析，然后通过计算将三相电压电流转换为正负序电压电流分量，最后计算得到电网正序阻抗。图7a是传统单脉冲扰动注入下电网正序阻抗仿真测量结果示意图，图7b是本发明实施例扰动注入下电网正序阻抗仿真测量结果示意图；从仿真测量结果可以看出，本发明所提出扰动信号弥补了传统单脉冲信号在中高频测量不准确的缺陷，测量得到电网阻抗的幅值和相位都与理论值基本吻合。
相应于前述本发明实施例一一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法，本发明实施例二提供一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量装置，包括：
注入模块，用于通过逆变器控制结构中的锁相环锁存电网电压和电流的相位信息，并在电流处于峰值时注入扰动信号；所述扰动信号由单脉冲信号和高频正弦信号在逆变器电流控制内环的参考幅值处叠加形成；
获取模块，用于在注入扰动信号后，通过电压和电流传感器同步测量得到注入扰动信号所在周期和临近未注入扰动信号所在周期的并网点电压和电流；
频谱分析模块，用于对上述两周期的测量结果逐点相减，得到消除电网背景谐波影响的数据，并对得到的所述数据进行频谱分析；
第一计算模块，用于根据进行频谱分析得到的并网点的电压和电流频域信息，计算其正序和负序分量；
第二计算模块，用于根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗。
优选地，所述扰动信号由幅值与并网点电流峰值大小相同、宽度为0.01s的负向单脉冲信号和峰值为0.3倍于并网点电流峰值、频率为2kHz的正弦信号叠加而成；确定注入扰动的时刻后，取该时刻前一个波谷到后一个波谷的时间跨度为注入扰动信号所在周期，该周期的前一个周期即为临近未注入扰动信号所在周期。
优选地，所述步骤S4按照下述公式计算并网点的电压和电流频域信息的正序和负序分量：
其中，fk为FFT分析的频谱对应的频率，Upos(j2πfk)为频率fk处的正序电压，Uneg(j2πfk)为频率fk处的负序电压，a为120°矢量算子，ΔUPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相交流侧电压，ΔUPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相交流侧电压，ΔUPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相交流侧电压，Ipos(j2πfk)为频率fk处的正序电流，Ineg(j2πfk)为频率fk处的负序电流，ΔIPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相电流，ΔIPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相电流，ΔIPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相电流。
优选地，所述步骤S5按照下述公式计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗：
其中，|Zpos(j2πfk)|、∠Zpos(j2πfk)分别为电网正序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Upos(j2πfk)|、∠Upos(j2πfk)分别为正序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ipos(j2πfk)|、∠Ipos(j2πfk)分别为正序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息；|Zneg(j2πfk)|、∠Zneg(j2πfk)分别为电网负序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Uneg(j2πfk)|、∠Uneg(j2πfk)分别为负序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ineg(j2πfk)|、∠Ineg(j2πfk)分别为负序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息。
有关本实施例的工作原理及过程，请参照前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的扰动信号为在原有的单脉冲信号的基础上叠加高频正弦信号，可以增强中高频测量的准确性，解决了现有单脉冲信号的频谱在中高频分量衰减导致的电网阻抗测量误差较大的问题。使用单脉冲信号与高频正弦信号的组合，可以覆盖更广的频率范围，这使得系统能够检测到更细微的阻抗变化；通过使用逆变器控制结构中的锁相环和适当的信号处理，可以在现有的硬件和控制结构上实现，从而降低了整个系统的成本；通过准确测量电网阻抗，可以更精确地控制逆变器的输出和电网的匹配情况，从而降低系统的不稳定风险。准确的阻抗信息有助于设备的适当调整，以适应电网的变化，从而增强整个系统的稳定性和可靠性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量方法，其特征在于，包括：
步骤S1，通过逆变器控制结构中的锁相环锁存电网电压和电流的相位信息，并在电流处于峰值时注入扰动信号；所述扰动信号由单脉冲信号和高频正弦信号在逆变器电流控制内环的参考幅值处叠加形成；
步骤S2，在注入扰动信号后，通过电压和电流传感器同步测量得到注入扰动信号所在周期和临近未注入扰动信号所在周期的并网点电压和电流；
步骤S3，对上述两周期的测量结果逐点相减，得到消除电网背景谐波影响的数据，并对得到的所述数据进行频谱分析；
步骤S4，根据进行频谱分析得到的并网点的电压和电流频域信息，计算其正序和负序分量；
步骤S5，根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扰动信号由幅值与并网点电流峰值大小相同、宽度为0.01s的负向单脉冲信号和峰值为0.3倍于并网点电流峰值、频率为2kHz的正弦信号叠加而成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定注入扰动的时刻后，取该时刻前一个波谷到后一个波谷的时间跨度为注入扰动信号所在周期，该周期的前一个周期即为临近未注入扰动信号所在周期。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4按照下述公式计算并网点的电压和电流频域信息的正序和负序分量：
其中，fk为FFT分析的频谱对应的频率，Upos(j2πfk)为频率fk处的正序电压，Uneg(j2πfk)为频率fk处的负序电压，a为120°矢量算子，ΔUPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相交流侧电压，ΔUPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相交流侧电压，ΔUPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相交流侧电压，Ipos(j2πfk)为频率fk处的正序电流，Ineg(j2πfk)为频率fk处的负序电流，ΔIPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相电流，ΔIPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相电流，ΔIPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S5按照下述公式计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗：
其中，|Zpos(j2πfk)|、∠Zpos(j2πfk)分别为电网正序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Upos(j2πfk)|、∠Upos(j2πfk)分别为正序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ipos(j2πfk)|、∠Ipos(j2πfk)分别为正序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息；|Zneg(j2πfk)|、∠Zneg(j2πfk)分别为电网负序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Uneg(j2πfk)|、∠Uneg(j2πfk)分别为负序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ineg(j2πfk)|、∠Ineg(j2πfk)分别为负序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当并网装置接入短路比大于20的系统时，选择一个星期进行一次如所述步骤S1-S5的电网阻抗测量；如果接入短路比小于20的系统时，选择一天进行一次如所述步骤S1-S5的电网阻抗测量。
7.一种基于三相LCL并网逆变器的电网阻抗在线测量装置，其特征在于，包括：
注入模块，用于通过逆变器控制结构中的锁相环锁存电网电压和电流的相位信息，并在电流处于峰值时注入扰动信号；所述扰动信号由单脉冲信号和高频正弦信号在逆变器电流控制内环的参考幅值处叠加形成；
获取模块，用于在注入扰动信号后，通过电压和电流传感器同步测量得到注入扰动信号所在周期和临近未注入扰动信号所在周期的并网点电压和电流；
频谱分析模块，用于对上述两周期的测量结果逐点相减，得到消除电网背景谐波影响的数据，并对得到的所述数据进行频谱分析；
第一计算模块，用于根据进行频谱分析得到的并网点的电压和电流频域信息，计算其正序和负序分量；
第二计算模块，用于根据计算的正序电压和电流及负序电压和电流，计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扰动信号由幅值与并网点电流峰值大小相同、宽度为0.01s的负向单脉冲信号和峰值为0.3倍于并网点电流峰值、频率为2kHz的正弦信号叠加而成；确定注入扰动的时刻后，取该时刻前一个波谷到后一个波谷的时间跨度为注入扰动信号所在周期，该周期的前一个周期即为临近未注入扰动信号所在周期。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述步骤S4按照下述公式计算并网点的电压和电流频域信息的正序和负序分量：
其中，fk为FFT分析的频谱对应的频率，Upos(j2πfk)为频率fk处的正序电压，Uneg(j2πfk)为频率fk处的负序电压，a为120°矢量算子，ΔUPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相交流侧电压，ΔUPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相交流侧电压，ΔUPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相交流侧电压，Ipos(j2πfk)为频率fk处的正序电流，Ineg(j2πfk)为频率fk处的负序电流，ΔIPOIa(j2πfk)为频率fk处的a相电流，ΔIPOIb(j2πfk)为频率fk处的b相电流，ΔIPOIc(j2πfk)为频率fk处的c相电流。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述步骤S5按照下述公式计算得到电网的正序阻抗和负序阻抗：
其中，|Zpos(j2πfk)|、∠Zpos(j2πfk)分别为电网正序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Upos(j2πfk)|、∠Upos(j2πfk)分别为正序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ipos(j2πfk)|、∠Ipos(j2πfk)分别为正序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息；|Zneg(j2πfk)|、∠Zneg(j2πfk)分别为电网负序阻抗在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Uneg(j2πfk)|、∠Uneg(j2πfk)分别为负序电压在频率fk处的幅值信息和相位信息，|Ineg(j2πfk)|、∠Ineg(j2πfk)分别为负序电流在频率fk处的幅值信息和相位信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311041325.XA CN117092409A (zh) | 2023-08-17 | 2023-08-17 | 一种基于三相lcl并网逆变器的电网阻抗在线测量方法及装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311041325.XA CN117092409A (zh) | 2023-08-17 | 2023-08-17 | 一种基于三相lcl并网逆变器的电网阻抗在线测量方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117092409A true CN117092409A (zh) | 2023-11-21 |
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ID=88774544
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| CN (1) | CN117092409A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118191427A (zh) * | 2024-03-25 | 2024-06-14 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种新能源并网变流器现场阻抗测量系统及测量方法 |
| CN118759264A (zh) * | 2024-09-03 | 2024-10-11 | 浙江大学 | 一种变流器黑箱阻抗测量方法、装置及介质 |
-
2023
- 2023-08-17 CN CN202311041325.XA patent/CN117092409A/zh active Pending
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| CN118759264A (zh) * | 2024-09-03 | 2024-10-11 | 浙江大学 | 一种变流器黑箱阻抗测量方法、装置及介质 |
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