CN109830985B - 一种多机并联系统及其电网阻抗检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多机并联系统及其电网阻抗检测方法，在需要进行电网阻抗检测时，通过通讯装置控制至少一台逆变器处于并网状态，并控制其他逆变器的输出功率为预设限制功率；所述预设限制功率小于所述多机并联系统中全部逆变器在并网状态下的最小功率；然后由处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给所述通讯装置；再通过所述通讯装置将所述电网阻抗值以及所述多机并联系统中全部逆变器的台数下发给各台逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正，进而使该多机并联系统在弱网时也能实现稳定的并网运行。

Description

一种多机并联系统及其电网阻抗检测方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种多机并联系统及其电网阻抗检测方法。

背景技术

随着大规模光伏系统接入电力系统，光伏系统和电网之间的相互影响日益凸显。由于光伏系统容量变大，如图1a所示M个变压器(T21、T22…T2M)接入的光伏系统占整个发电系统容量越来越大，进而导致变压器T3及电线路L3阻抗等效到单台逆变器越来越大；以图1b所示变压器T21接入的光伏系统为例进行说明，当逆变器不并网时，其电网阻抗为图1a中电线路L1、变压器T21、电线路L21、变压器T3以及电线路L3的全部阻抗的等效值Z；而当N台逆变器并网后，由于电流(i₁、i₂…i_n)的叠加作用，导致多台时等效到每台逆变器的电网阻抗都需要在上述等效值Z的基础上乘以n。同时，长距离的传输会导致电线路(L21、L22…L2M)和L3过长，进而导致电网阻抗进一步增大。

此外，由于变压器的阻抗由自身参数决定，所以每个变压器的阻抗各不相同；并且，逆变器并联的台数N也不确定，电线路L1的长度也不确定，这些原因导致多机并联时的交流侧阻抗较难判断。而交流侧阻抗在很大范围内变动，会导致逆变器输出为弱电网连接；大型光伏电站以弱电网连接时威胁着电网的稳定运行。

然而现有技术均是针对单台逆变器进行电网阻抗检测而提出的方法，对于多机并联、共同作用后电网阻抗检测难度加大的问题，尚待解决，以便逆变器进行调整系统控制策略，进而在弱网时也能实现稳定的并网运行。

发明内容

本发明提供一种多机并联系统及其电网阻抗检测方法，以使多机并联系统在弱网时也能实现稳定的并网运行。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本发明一方面提供一种多机并联系统的电网阻抗检测方法，包括：

在需要进行电网阻抗检测时，多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制所述多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率；所述预设限制功率小于所述多机并联系统中全部逆变器在并网状态下的最小功率；

处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给所述通讯装置；

所述通讯装置将所述电网阻抗值以及所述多机并联系统中全部逆变器的台数下发给各台逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正。

优选的，处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，包括：

处于并网状态的逆变器依据双谐波注入法，向电网注入两种不同的谐波电流；

处于并网状态的逆变器根据所述谐波电流和检测得到的电压幅值，计算得到电网阻抗，作为所述电网阻抗值。

优选的，多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态的同时，还包括：

所述通讯装置将所述多机并联系统中全部逆变器的台数下发给处于并网状态的逆变器；

并且，处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测时，在计算得到电网阻抗之后，还包括：

根据各台逆变器的输出容值以及计算得到的电网阻抗，计算得到等效的实际阻抗，代替所述计算得到的电网阻抗作为所述电网阻抗值。

优选的，在多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制所述多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率之前，还包括：

所述通讯装置接收电网阻抗检测指令；

所述通讯装置读取所述多机并联系统中全部逆变器的台数以及各台逆变器的功率。

优选的，所述需要进行电网阻抗检测时为：

系统功率低于并网条件时。

优选的，在多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制所述多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率之前，还包括：

所述通讯装置记录所述多机并联系统在并网状态时逆变器的运行台数。

优选的，多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，包括：

所述通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器通过无功补偿SVG功能维持并网工作状态。

优选的，处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给所述通讯装置之后，还包括：

所述通讯装置控制处于并网状态的逆变器关机。

优选的，处于并网状态的逆变器数量为一台。

优选的，所述预设限制功率为零。

本发明另一方面还提供了一种多机并联系统，包括：通讯装置以及多台交流侧并联的逆变器；其中：

各台逆变器均设置有一个外部通讯口；

且各台逆变器分别通过自身的外部通讯口与所述通讯装置通讯连接；

各台逆变器与所述通讯装置用于执行如上述任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法。

本发明提供的多机并联系统的电网阻抗检测方法，在需要进行电网阻抗检测时，通过通讯装置控制至少一台逆变器处于并网状态，并控制其他逆变器的输出功率为预设限制功率；所述预设限制功率小于所述多机并联系统中全部逆变器在并网状态下的最小功率；然后由处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给所述通讯装置；再通过所述通讯装置将所述电网阻抗值以及所述多机并联系统中全部逆变器的台数下发给各台逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正，进而使该多机并联系统在弱网时也能实现稳定的并网运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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1a是现有技术提供的M个变压器接入的光伏系统与电网之间的连接关系示意图；

图1b是现有技术提供的n个逆变器的多机并联系统与电网之间的等效连接关系示意图；

图2是本发明申请实施例提供的多机并联系统的结构以及其与电网之间的连接关系示意图；

图3是本发明申请实施例提供的多机并联系统的电网阻抗检测方法的流程图；

图4是本发明申请另一实施例提供的多机并联系统的电网阻抗检测方法流程图；

图5是本发明申请另一实施例提供的多机并联系统的电网阻抗检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种多机并联系统的电网阻抗检测方法，以使多机并联系统在弱网时也能实现稳定的并网运行。

具体的，该多机并联系统如图2所示，包括：通讯装置以及多台交流侧并联的逆变器；其中：

每台逆变器均设置有一个外部通讯口，用于与通讯装置进行连接，将逆变器信息通过通讯装置传出。

各个外部通讯口可以是通过通讯线和通讯装置进行连接，也可以是通过无线方式和通讯装置进行连接，视其具体的应用环境而定，此处不做具体的限定，均在本申请的保护范围内。

如图3所示，该多机并联系统的电网阻抗检测方法包括：

S101、在需要进行电网阻抗检测时，多机并联系统中的通讯装置控制多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率；

实际应用中，在步骤S101之前，该通讯装置应当先判断是否需要进行电网阻抗检测，其具体判断方式，可以是通过接收上位机发送的电网阻抗检测指令，或者也可以是根据提前设置的检测时间进行判断，又或者是根据系统的输出功率进行实时判断；视其具体的应用环境而定，此处不做具体的限定，均在本申请的保护范围内。

并且，该通讯装置可以通过下发指令控制各台逆变器运行，比如：该通讯装置通过下发阻抗检测指令控制至少一台逆变器处于并网状态，同时，还可以通过下发限功率指令控制多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率。

该预设限制功率小于多机并联系统中全部逆变器在并网状态下的最小功率，比如零，或者是趋于零的一个极小值；视其具体的应用环境而定，此处不做具体的限定，均在本申请的保护范围内。

S102、处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给通讯装置；

处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测的过程，具体可以包括：

依据双谐波注入法向电网注入两种不同的谐波电流；

通过FFT(FastFourierTransformation，快速傅里叶变换)提取对应谐波电压及电流的幅值；

根据谐波电流和检测得到的电压幅值，计算得到电网阻抗，作为该电网阻抗值。

值得说明的是，若步骤S101中，多机并联系统中的通讯装置控制多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态的同时，还包括：

通讯装置将多机并联系统中全部逆变器的台数N下发给处于并网状态的逆变器；

则步骤S102中，还可以考虑N台逆变器并联运行，去除N台逆变器的输出容值对于电网阻抗值的影响；即步骤S102中的处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测时，其具体的过程，在上述计算得到电网阻抗之后，还包括：

根据各台逆变器的输出容值以及计算得到的电网阻抗，计算得到等效的实际阻抗，代替该计算得到的电网阻抗作为该电网阻抗值。

需要说明的是，处于并网状态的逆变器数量优选为一台，即单台进行扫描计算是最优方案，逻辑简单。

若实施过程中，通讯装置通过调度指令让N台逆变器中的m台并网，而其他逆变器的功率为要限制在该预设限制功率，则在电网阻抗检测时，需要发出完全相同的指令进行计算，但是要求比较高，例如，选择让两台逆变器进行电网阻抗检测，则这两台需要发出完全相同的量，在进行等效时都按照两台进行等效处理，各自进行计算汇总。

在检测完成之后，处于并网状态的逆变器可以通过返回检测完成指令给通讯装置，进而将检测得到的电网阻抗值发送给通讯装置。

S103、通讯装置将电网阻抗值以及多机并联系统中全部逆变器的台数N下发给各台逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正。

通过步骤S102得到的电网阻抗值，应当是图2中电线路L1、变压器T21、电线路L21、变压器T3以及电线路L3的全部阻抗的等效值Z；但是，当多机并联系统正常工作时，其N台逆变器均会并网运行，由于电流(图1b中的i₁、i₂…i_n)的叠加作用，使得等效到每台逆变器的电网阻抗都需要在上述等效值Z的基础上乘以N；因此，通过步骤S103，能够使各台逆变器得到该等效值Z以及需要相乘的台数N，并能够进一步得到等效到自身的电网阻抗N*Z。然后各台逆变器即可根据其电网阻抗N*Z对自身参数进行校正，虽然其用于校正自身参数的电网阻抗与现有技术不同，但是其具体的校正方式与现有技术相同，此处不再一一赘述。

实际应用中，若步骤S101中，通讯装置控制至少一台逆变器处于并网状态的同时，还包括：

通讯装置将多机并联系统中全部逆变器的台数N下发给处于并网状态的逆变器；

则步骤S103中通讯装置可以仅将电网阻抗值以及台数N下发给其他N-m台逆变器即可。

只要能够使全部逆变器均可根据该电网阻抗值及台数N分别对自身参数进行校正的方案，均在本申请的保护范围内，视其具体的应用环境而定，并不仅限于此。

本实施例提供的该多机并联系统的电网阻抗检测方法，通过上述过程能够得到电网阻抗值，使各台逆变器分别对自身参数进行校正，进而提高系统稳定欲度，使该多机并联系统在弱网时也能实现稳定的并网运行。

本发明另一实施例还提供了一种具体的多机并联系统的电网阻抗检测方法，在上述实施例及图2和图3的基础之上，优选的，如图4所示，在步骤S101之前，还包括：

S201、通讯装置接收电网阻抗检测指令；

S202、通讯装置读取多机并联系统中全部逆变器的台数N以及各台逆变器的功率。

需要说明的是，此方案较优的实施过程是在早晚功率较低时执行，此时对系统发电及电网波动影响最小或者几乎没有影响。

因此，在上述实施例及图2和图3的基础之上，更为优选的，该需要进行电网阻抗检测时为：

系统功率低于并网条件时。

对应的，如图5所示，在步骤S101之前，还包括：

S301、通讯装置记录多机并联系统在并网状态时逆变器的运行台数N。

并且，步骤S101中多机并联系统中的通讯装置控制多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，包括：

通讯装置控制多机并联系统中的至少一台逆变器通过SVG(StaticVarGenerator，无功补偿)功能从电网进行能量交换，进而使相应逆变器维持并网工作状态、达到继续并网工作的目的。

同时，该通讯装置向正在并网运行的逆变器发送阻抗检测命令，使该逆变器在相应时间，比如晚上时，通过电网进行反向整流，向电网注入不同频率的谐波电流；然后通过所述电流及检测谐波电压计算电网阻抗，并将检测得到的电网阻抗值发送给通讯装置；然后，通讯装置即可控制处于并网状态的逆变器关机；再之后，通讯装置在所有逆变器工作后将所述的计算的电网阻抗及并联机器台数发送给所有逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正。

其余执行过程及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种多机并联系统，如图2所示，包括：通讯装置以及多台交流侧并联的逆变器；其中：

各台逆变器均设置有一个外部通讯口；

且各台逆变器分别通过自身的外部通讯口与通讯装置通讯连接；

各台逆变器与通讯装置用于执行如上述实施例任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法。

具体的，该通讯装置用于：在需要进行电网阻抗检测时，控制多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制其他逆变器的输出功率为预设限制功率；该预设限制功率小于多机并联系统中全部逆变器在并网状态下的最小功率；

处于并网状态的逆变器用于：对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给通讯装置；

该通讯装置还用于：将电网阻抗值以及多机并联系统中全部逆变器的台数下发给各台逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正。

该电网阻抗检测方法的其余具体执行过程及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，包括：

在系统功率低于并网条件时，多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制所述多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率；所述预设限制功率小于所述多机并联系统中全部逆变器在并网状态下的最小功率；

处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测；

根据各台逆变器的输出容值以及检测到的电网阻抗，计算得到等效的实际阻抗，代替检测到的电网阻抗作为电网阻抗值，并发送给所述通讯装置；

所述通讯装置将所述电网阻抗值以及所述多机并联系统中全部逆变器的台数下发给各台逆变器，使各台逆变器分别对自身参数进行校正，使所述多机并联系统在弱网时也能实现稳定的并网运行。

2.根据权利要求1所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，包括：

处于并网状态的逆变器依据双谐波注入法，向电网注入两种不同的谐波电流；

处于并网状态的逆变器根据所述谐波电流和检测得到的电压幅值，计算得到电网阻抗，作为所述电网阻抗值。

3.根据权利要求2所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态的同时，还包括：

所述通讯装置将所述多机并联系统中全部逆变器的台数下发给处于并网状态的逆变器。

4.根据权利要求1-3任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，在多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制所述多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率之前，还包括：

所述通讯装置接收电网阻抗检测指令；

所述通讯装置读取所述多机并联系统中全部逆变器的台数以及各台逆变器的功率。

5.根据权利要求1-3任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，在多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，并控制所述多机并联系统中其他逆变器的输出功率为预设限制功率之前，还包括：

所述通讯装置记录所述多机并联系统在并网状态时逆变器的运行台数。

6.根据权利要求1-3任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，多机并联系统中的通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器处于并网状态，包括：

所述通讯装置控制所述多机并联系统中的至少一台逆变器通过无功补偿SVG功能维持并网工作状态。

7.根据权利要求1-3任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，处于并网状态的逆变器对电网阻抗进行检测，并将检测得到的电网阻抗值发送给所述通讯装置之后，还包括：

所述通讯装置控制处于并网状态的逆变器关机。

8.根据权利要求1-3任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，处于并网状态的逆变器数量为一台。

9.根据权利要求1-3任一所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法，其特征在于，所述预设限制功率为零。

10.一种多机并联系统，其特征在于，包括：通讯装置以及多台交流侧并联的逆变器；其中：

各台逆变器均设置有一个外部通讯口；

且各台逆变器分别通过自身的外部通讯口与所述通讯装置通讯连接；

各台逆变器与所述通讯装置用于执行如权利要求1-9所述的多机并联系统的电网阻抗检测方法。

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