CN104865446A - 光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，包括：光伏并网逆变器上电并工作后，获取光伏面板的P/U曲线；追踪到光伏面板发电的最大功率点时电压并采样光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流；选择阈值电压，并调整光伏面板的工作电压，再次采样光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流；根据两次采样电压的差值和电流的差值计算光伏并网逆变器的输出阻抗X。本方法一方面克服了离线式阻抗检测的费时费力、工作量大的缺点，另一方面克服了现有的一般在线式检测的扰动输出影响光伏系统稳定性的缺点，其在保证逆变器稳定工作的前提下，能够准确的获取光伏并网逆变器交流输出线路的阻抗信息。

Description

光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法
技术领域
本发明涉及一种用于对光伏并网逆变器交流输出线路阻抗进行在线计算检测的方法。
背景技术
对一个理想的并网系统而言，系统的各个参数都是固定的，能量通过并网逆变器注入内阻无穷小的电网，通过逆变器的合理设计，可以保证并网系统的正常工作。但实际的并网系统中，理想电网并不存在，由于传输线路上的杂散参数影响，使得电网的等效阻抗不为零，如果阻抗过大，会导致系统带宽降低，稳定性降低，因而阻抗影响不可忽视。因此，实际应用中，电网阻抗检测技术必不可少。
而目前的光伏发电系统，多以大型光伏电站为主，在电站设计中，考虑电网阻抗主要以配电变压器阻抗模型为基础，如申请号为201310450339的发明专利中公开的方法，主要通过以实际的逆变器并联台数及拓扑结构参数，计算配电变压器上的电网阻抗，然后根据设计的并网逆变器控制系统，将计算的电网阻抗考虑进去，通过控制系统开环传递函数幅相频率特性来设计控制系统。该方案的电网阻抗检测实际是一种离线式测量方案，在规模集中、具有配电变压器、并网模型统一的场合（如图6所示）具有较好效果。但随着分布式光伏并网逐渐成为趋势，分布式光伏电站具有的规模小、无变压器、逆变器并联台数不一且拓扑各异、低压大电流并网、并网点众多、电网阻抗各异的特点，使得离线测量电网阻抗变得愈发困难。目前常用方法为逐个测量每一并网点阻抗，但该方案耗费大量人力时间，针对分布式电站并不实用。针对一般的分布式的应用场合，如图4所示，可以通过扰动逆变器输出电压的方式来检测逆变器并网传输线路的阻抗，这实际是一种在线式检测方法，其在面对恒压源输入的分布式并网逆变器有较好的效果。但光伏并网逆变器（如图5所示）输入为光伏面板，其输入特性曲线为PV曲线如图1，如果使用输出扰动的方式，可能导致输入输出不匹配，严重时会导致逆变器工作不稳。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于分布式光伏并网逆变器使用的在线阻抗检测方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，用于在线检测实现光伏面板发电并网的光伏并网逆变器所并入的电网的阻抗，所述的阻抗在线检测方法包括
（1）所述的光伏并网逆变器上电并工作后，获取所述的光伏面板的P/U曲线；
（2）获取所述的光伏面板的P/U曲线后，等待所述的光伏并网逆变器追踪到所述的光伏面板发电的最大功率点时获得其电压Umax，并采样此刻所述的光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流，分别为第一交流电压Vac1和第一交流电流Iac1；
（3）根据所获得的光伏面板的P/U曲线，选择阈值电压ΔU，并使所述的光伏面板的工作电压变化为Umax+ΔU，待所述的光伏并网逆变器工作稳定后，采样此刻所述的光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流，分别为第二交流电压Vac2和第二交流电流Iac2；
（4）计算ΔVac=Vac2-Vac1和ΔIac=Iac2-Iac1，并根据ΔVac和ΔIac分别计算电压和电流的各次谐波幅值和相位，再根据电流的各次谐波幅值、相位以及相应的电压的各次谐波幅值和相位，利用欧姆定律计算出所述的光伏并网逆变器的输出阻抗X，即为所述的光伏并网逆变器所并入的电网的阻抗。
步骤（1）中，通过扫描方式获得所述的光伏面板的输入P/U曲线。
具体为，在每个计算周期ΔT内，使所述的光伏面板的电压按预设的步长Vstep减小，并按照扫描频率记录所述的计算周期ΔT内所述的光伏面板的若干个电压以及功率，从而获得所述的P/U曲线。
步骤（3）中，根据所述的光伏面板的最大功率确定所述的阈值电压ΔU。
步骤（4）中，利用坐标坐标变换和快速傅立叶变换计算电压和电流的各次谐波幅值和相位。
优选的，重复步骤（3）、（4）而获得个所述的输出阻抗X，利用数值分析方法，获得精确的输出阻抗。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本方法一方面克服了离线式阻抗检测的费时费力、工作量大的缺点，另一方面克服了现有的一般在线式检测的扰动输出影响光伏系统稳定性的缺点。其将阻抗检测和光伏系统的最大功率点追踪技术相结合，在保证逆变器稳定工作的前提下，能够准确的获取光伏并网逆变器交流输出线路的阻抗信息。
附图说明
附图1为光伏面板的输入特性PV曲线图。
附图2为根据P/U曲线选择阈值电压ΔU的示意图。
附图3为本发明的光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法流程示意图。
附图4为一般的分布式光伏发电的应用场合示意图。
附图5为光伏并网逆变器的输入示意图。
附图6为规模集中、并网模型统一的光伏发电的应用场合示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图3所示。一种用于在线检测实现光伏面板发电并网的光伏并网逆变器所并入的电网的阻抗的方法，包括以下步骤：
（1）光伏并网逆变器上电并工作，检测到输入输出满足并网工作要求之后，逆变器并网工作，然后，获取光伏面板的P/U曲线。这里通过扫描方式获得光伏面板的输入P/U曲线。具体为，在每个计算周期ΔT内，使光伏面板的电压按预设的步长Vstep减小，并按照扫描频率记录计算周期ΔT内光伏面板的若干个电压以及功率，从而获得P/U曲线，如附图1所示。
（2）获取光伏面板的P/U曲线后，等待光伏并网逆变器追踪到光伏面板发电的最大功率点时获得其电压Umax，并采样此刻光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流，分别为第一交流电压Vac1和第一交流电流Iac1；
（3）根据所获得的光伏面板的P/U曲线，选择阈值电压ΔU，并使光伏面板的工作电压变化为Umax+ΔU，如附图2所示，待光伏并网逆变器工作稳定后，采样此刻光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流，分别为第二交流电压Vac2和第二交流电流Iac2；
（4）根据步骤（2）、（3）所得的电压和电流，计算ΔVac=Vac2-Vac1和ΔIac=Iac2-Iac1，并根据ΔVac和ΔIac利用坐标坐标变换（Clark/Park）和快速傅立叶变换（FFT，Fast Fourior Transform）分别计算电压和电流的各次谐波幅值和相位，再根据电流的各次谐波幅值、相位以及相应的电压的各次谐波幅值和相位，利用欧姆定律计算出光伏并网逆变器的输出阻抗X，即为光伏并网逆变器所并入的电网的阻抗。
步骤（3）中选择的合适的ΔU是根据当前的输出功率，也即当前光伏面板的最大功率来确定的，以保证合适的步长，使逆变器输出功率的波动足够满足检测的精度。同时，为了排除AC电压本身波动的干扰，还要重复步骤（3）和步骤（4）多次，以得到多组阻抗值X1，X2，X3，…，Xn（n=1，2，3…），再利用数值分析的方法，得到精确的输出阻抗X。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，用于在线检测实现光伏面板发电并网的光伏并网逆变器所并入的电网的阻抗，其特征在于：所述的阻抗在线检测方法包括
（1）所述的光伏并网逆变器上电并工作后，获取所述的光伏面板的P/U曲线；
（2）获取所述的光伏面板的P/U曲线后，等待所述的光伏并网逆变器追踪到所述的光伏面板发电的最大功率点时获得其电压Umax，并采样此刻所述的光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流，分别为第一交流电压Vac1和第一交流电流Iac1；
（3）根据所获得的光伏面板的P/U曲线，选择阈值电压ΔU，并使所述的光伏面板的工作电压变化为Umax+ΔU，待所述的光伏并网逆变器工作稳定后，采样此刻所述的光伏逆变器的交流输出电压和交流输出电流，分别为第二交流电压Vac2和第二交流电流Iac2；
（4）计算ΔVac=Vac2-Vac1和ΔIac=Iac2-Iac1，并根据ΔVac和ΔIac分别计算电压和电流的各次谐波幅值和相位，再根据电流的各次谐波幅值、相位以及相应的电压的各次谐波幅值和相位，利用欧姆定律计算出所述的光伏并网逆变器的输出阻抗X，即为所述的光伏并网逆变器所并入的电网的阻抗。
2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，其特征在于：步骤（1）中，通过扫描方式获得所述的光伏面板的输入P/U曲线。
3.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，其特征在于：在每个计算周期ΔT内，使所述的光伏面板的电压按预设的步长Vstep减小，并按照扫描频率记录所述的计算周期ΔT内所述的光伏面板的若干个电压以及功率，从而获得所述的P/U曲线。
4.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，其特征在于：步骤（3）中，根据所述的光伏面板的最大功率确定所述的阈值电压ΔU。
5.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，其特征在于：步骤（4）中，利用坐标坐标变换和快速傅立叶变换计算电压和电流的各次谐波幅值和相位。
6.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器交流输出线路阻抗在线检测方法，其特征在于：重复步骤（3）、（4）而获得个所述的输出阻抗X，利用数值分析方法，获得精确的输出阻抗。
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