CN110620398B - 一种电网阻抗的测量方法及并网系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电网阻抗的测量方法及并网系统，用以在多台变流器并联运行的场景下测量交流电网的阻抗，使得系统安全稳定地运行。方法包括：获取每台变流器的并网点电压，并网点为并网系统与交流电网的连接点；在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的输出电流；相同条件为每台变流器获取到的并网点电压的相位均等于预设值；根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

Description

一种电网阻抗的测量方法及并网系统

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电网阻抗的测量方法及并网系统。

背景技术

随着当今社会对能源的关注度不断提高，发电技术的应用越来越广泛。实际应用中，风力发电机、光伏电池板以及燃料电池等各种类型的发电系统均需要通过变流器与交流电网并网连接，并向交流电网进行功率传输。

变流器与交流电网的连接示意图可以如图1所示。图1中，变流器的输出端口与交流电网连接，变流器与交流电网的连接点可以称为公共连接点(point of commoncoupling，PCC)，也可以称为并网点；变流器中的开关网络用于实现逆变功能；变流器通过锁相环(phase locked loop，PLL)与交流电网保持同步；此外，电流控制器根据采集的电流i_abc、控制信号(也可以称为电流参考指令)以及PLL输出的并网点电压的相位值θ对开关网络的输出电流进行控制，使得变流器稳定运行。

实际应用中，由于电网的传输线路上存在阻抗以及传输线路上可能存在各种输电设备，因而变流器通过并网点连接的电网并非是理想电网，通常认为变流器通过等效阻抗Z_g与交流电网相连，如图1所示。不难看出，等效阻抗Z_g存在于变流器的等效控制环路之中，Z_g的存在会改变该控制环路的响应时间和阻尼特性。因而，准确获取电网阻抗的值，并对变流器进行有针对性的控制调整，可以使得整个系统安全稳定地运行。

现有技术中，通常采用如下方案对电网阻抗进行测量：在输入电流控制器的控制信号上叠加扰动信号，从而将扰动信号转换为扰动电流注入交流电网。注入的扰动电流在电网的等效阻抗Z_g上产生电压响应，通过测量该响应电压并获取该影响电压与扰动电流的数学关系，可以获取电网的等效阻抗Z_g的值。

但是，上述方案仅适用于一台变流器与交流电网连接的场景，而实际电网中，多台变流器并联运行的场景更为普遍。针对多台变流器并联运行的场景，现有技术中并没有提供用以测量交流电网阻抗的方案。

综上，亟需一种电网阻抗测量方案，从而在多台变流器并联运行的场景下测量交流电网的阻抗，进而对变流器进行有针对性的控制调整，使得系统安全稳定地运行。

发明内容

本申请实施例提供一种电网阻抗的测量方法及并网系统，用以在多台变流器并联运行的场景下测量交流电网的阻抗，使得系统安全稳定地运行。

第一方面，本申请实施例提供一种电网阻抗的测量方法，该方法应用于并网系统，该并网系统包括多台变流器，具体地，该方法包括如下步骤：

获取每台变流器的并网点电压，该并网点为并网系统与交流电网的连接点；

在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的输出电流；该相同条件为每台变流器获取到的并网点电压的相位均等于预设值。

然后，根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

通过以上介绍不难理解，在第一方面提供的方法中，并网系统中的每台变流器均在并网点电压的相位等于预设值时，在该变流器的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的输出电流。由于在任一时刻每台变流器获取的并网点电压的相位值均是相同的，因而采用上述方法，可以使得多台变流器同步注入扰动信号。

采用上述方案，在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号，即在每台变流器的并网点电压的相位均等于预设值时向每台变流器注入扰动信号。由于在任一时刻每台变流器获取到的并网点电压的相位值都是相同的，因而，采用第一方面提供的阻抗测量方法可以使得并网系统中的每台变流器同步注入扰动信号。从而，基于每台变流器同步注入的扰动信号后每台变流器的输出电流之和以及并网点电压可以计算得到交流电网的阻抗。

此外，由于在第一方面提供的阻抗测量方法中，扰动信号在每台变流器中是同步注入的，因而不会出现多个扰动信号在电网阻抗上互相抵消的情形，从而使得最终计算得到的电网阻抗值更为准确。

其中，该交流电网可以是单相交流电网，也可以是三相交流电网。

在一种可能的设计中，在获取每台变流器的并网点电压之后，还可根据每台变流器的并网点电压确定每台变流器的并网点电压的相位。

其中，每台变流器在确定并网点电压的相位时可以通过锁相环确定。

在一种可能的设计中，在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号，可通过如下方式实现：当每台变流器的并网点电压的相位均等于第一预设相位值时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号的第一分量，第一分量的持续时长为第一时长；当每台变流器的并网点电压的相位均等于第二预设相位值时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号的第二分量，第二分量的持续时长为第二时长，第一分量和第二分量线性无关。

也就是说，在上述实现方式中，可以预先设定两个预设相位值(即第一预设相位值和第二预设相位值)，在每台变流器的并网点电压的相位均等于第一预设相位值时，并网系统中的每台变流器同步注入扰动信号的第一分量，且每台变流器注入第一分量的持续时长相同，均为第一时长；在每台变流器的并网点电压的相位均等于第二预设相位值时，并网系统中的每台变流器同步注入扰动信号的第二分量，且每台变流器注入第二分量的持续时长相同，均为第二时长。

可选地，在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算所述交流电网的阻抗之前，还可执行如下操作：：当并网点电压的相位等于第一预设相位值时，采集交流电网的并网点的第一电压和第一电流，第一电流为叠加第一分量后的每台变流器的输出电流之和；当并网点电压的相位等于第二预设相位值时，采集交流电网的并网点的第二电压和第二电流；然后，可以通过如下方式确定交流电网的阻抗，包括：根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流确定交流电网的阻抗，第二电流为叠加第二分量后的每台变流器的输出电流之和。

然后，根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗，具体可通过如下方式实现：根据第一电流、第二电流、第一电压以及第二电压计算交流电网的阻抗。

也就是说，在并网系统中的每台变流器中均注入扰动信号的第一分量后，可以采集并网点的第一电压和第一电流；在并网系统中的每台变流器均注入扰动信号的第二分量后，可以采集并网点的第二电压和第二电流。即，针对注入的扰动信号的每个分量，均采集并网点的电压和电流，从而为计算交流电网的阻抗提供数据。

此外，采用上述方案叠加扰动信号时，第一预设相位值和第二预设相位值可以满足如下条件：

其中，θ₁为第一预设相位值，θ₂为第二预设相位值，T₁为第一时长，T₂为第二时长，f_g为交流电网的电网频率，θ_P为2π的整数倍。

第一预设相位值和第二预设相位值满足如上条件时，扰动信号两个分量的注入不会发生重叠，从而避免在同一时刻既注入扰动信号的第一分量，又注入扰动信号的第二分量，造成两个分量的注入相互干扰，导致计算得到的电网阻抗值不准确。

本申请实施例中，扰动信号为以下任一种：方波信号；正弦波信号；三角波信号。

当然，本申请实施例中，扰动信号也可以是其他任意类型的信号，本申请实施例中对此不做具体限定。

需要注意的是，本申请实施例中，将每台变流器的并网点电压的相位等于第一预设相位值时注入变流器的扰动信号称为扰动信号的第一分量，将每台变流器的并网点电压的相位等于第二预设相位值时注入变流器的扰动信号称为扰动信号的第二分量。这里，第一分量和第二分量仅仅为一种名称示意，并不代表第一分量和第二分量在波形、周期、幅值上有任何关联。如前所述，扰动信号可以为任意类型的信号，也就是说，扰动信号可能不具有规则的波形(例如正弦波、三角波、方波)，那么第一分量和第二分量也就不具备波形、周期或幅值上的关联。本申请实施例中只需满足第一分量和第二分量线性无关即可。

如前所述，本申请实施例中，交流电网可以为三相交流电网，也可以为单相交流电网。对于单相交流电网来说，采集的第一电压、第一电流、第二电压和第二电流均为一个具体值；而对于三相交流电网来说，采集的第一电压、第一电流、第二电压和第二电流均为包含三个分量的一组数值。无论是单相交流电网中的一个具体数值还是三相交流电网中的一组数值，第一电压、第一电流、第二电压和第二电流均可以转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。基于此，下面给出一种确定交流电网的阻抗的具体方案。

在一种可能的设计中，根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流计算交流电网的阻抗，可以通过如下方式实现：

分别将第一电压、第一电流、第二电压和第二电流转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；

根据如下公式计算交流电网的阻抗：

其中，Z_g为交流电网的阻抗，v_d1为第一电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q1为第一电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d1为第一电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q1为第一电流在同步旋转坐标系下的q轴分量，v_d2为第二电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q2为第二电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d2为第二电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q2为第二电流在同步旋转坐标系下的q轴分量。

此外，除了上述计算交流电网的阻抗的方法，在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗时，还可通过如下方法计算：将叠加扰动信号后多台变流器中的第一变流器的输出电流乘以并网系统包含的变流器的数量，得到叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，然后，根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

其中，第一变流器为多台变流器中的任一台变流器。

也就是说，叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和除了可采用上述测量并网点电流的方式获取之外，还可通过某台变流器(例如第一变流器)的输出电流与并网系统中包含的变流器数量的乘积获取。第二方面，本申请实施例提供一种并网系统，该并网系统包括多台变流器以及测量计算装置，每台变流器均包含主电路和控制器。

其中，每台变流器的控制器，用于获取每台变流器的并网点电压，该并网点为并网系统与交流电网的连接点；以及，在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的主电路的输出电流；该相同条件为每台变流器获取到的并网点电压的相位均等于预设值。

测量计算模块，用于根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

其中，扰动信号为以下任一种：方波信号；正弦波信号；三角波信号。

需理解，与第二方面提供的并网系统连接的交流电网可以是单相交流电网，也可以是三相交流电网。

在一种可能的设计中，每台变流器的控制器还用于：在获取每台变流器的并网点电压之后，根据每台变流器的并网点电压确定每台变流器的并网点电压的相位。

在一种可能的设计中，每台变流器的控制器在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号时，具体用于：当每台变流器的并网点电压的相位等于第一预设相位值时，在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号的第一分量，第一分量的持续时长为第一时长；当每台变流器的并网点电压的相位等于第二预设相位值时，在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号的第二分量，第二分量的持续时长为第二时长，第一分量和第二分量线性无关。

在一种可能的设计中，测量计算装置还用于：

在计算交流电网的阻抗之前，当并网点电压的相位等于第一预设相位值时，采集交流电网的并网点的第一电压和第一电流，该第一电流为叠加第一分量后的每台变流器的输出电流之和；当并网点电压的相位等于第二预设相位值时，采集交流电网的并网点的第二电压和第二电流，该第二电流为叠加第二分量后的每台变流器的输出电流之和；测量计算装置在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗时，具体用于：根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流计算交流电网的阻抗。

在一种可能的设计中，第一预设相位值和第二预设相位值可以满足如下条件：

其中，θ₁为第一预设相位值，θ₂为第二预设相位值，T₁为第一时长，T₂为第二时长，f_g为交流电网的电网频率，θ_P为2π的整数倍。

在一种可能的设计中，测量计算装置在根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流计算交流电网的阻抗时，可通过如下方式实现：

首先，分别将第一电压、第一电流、第二电压和第二电流转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。

然后，根据如下公式计算交流电网的阻抗：

其中，Z_g为交流电网的阻抗，v_d1为第一电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q1为第一电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d1为第一电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q1为第一电流在同步旋转坐标系下的q轴分量，v_d2为第二电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q2为第二电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d2为第二电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q2为第二电流在同步旋转坐标系下的q轴分量。

此外，测量计算装置在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗时，还可通过如下方法计算：将叠加扰动信号后多台变流器中的第一变流器的输出电流乘以并网系统包含的变流器的数量，得到叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，然后，根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

其中，第一变流器为多台变流器中的任一台变流器。

附图说明

图1为现有技术提供的一种变流器与交流电网并网连接的连接示意图；

图2为本申请实施例提供的一种并网系统与交流电网的连接示意图；

图3为本申请实施例提供的一种变流器与交流电网的连接关系示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种变流器与交流电网的连接关系示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电网阻抗的测量方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种两台变流器注入扰动信号的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种锁相环的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种交流电网相位的变化示意图；图9为本申请实施例提供的一种每台变流器获取的并网点电压的相位以及叠加扰动信号前后的控制信号的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种采集得到的并网点电压以及每台变流器的输出电流之和的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种采集得到的并网点电压以及每台变流器的输出电流之和的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种电网阻抗值与理论计算结果的对比示意图；

图13为本申请实施例提供的第一种并网系统的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种扰动选择单元执行S502的操作流程图；

图15为本申请实施例提供的一种测量装置执行S503的操作流程图；

图16为本申请实施例提供的第二种并网系统的结构示意图；

图17为本申请实施例提供的一种扰动注入及测量装置的操作流程图；

图18为本申请实施例提供的第三种并网系统的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术中仅提供了一台变流器与交流电网连接时测量交流电网阻抗的方案，而实际应用中，多台变流器并联运行的场景也较为普遍，针对这一场景，现有技术中并没有提供用以测量交流电网阻抗的方案。

针对上述问题，本申请实施例提供一种电网阻抗的测量方法及并网系统，用以在多台变流器并联运行的场景下测量交流电网的阻抗，使得系统安全稳定地运行。其中，方法和系统是基于同一发明构思的，由于方法及系统解决问题的原理相似，因此系统与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。

下面，首先对本申请实施例的应用场景加以介绍。

本申请实施例可应用于多台变流器并联运行的并网系统中，如图2所示。在图2中，并网系统包含N台并联运行的变流器，N＞1，每台变流器的交流端(即输出端)均连接在PCC，并网系统与交流电网连接。多台变流器连接的交流电网并非理想电网，通常认为变流器通过等效阻抗Z_g与理想的交流电网相连。其中，并网系统中的每台变流器可以包含主电路(相当于图1中的开关网络)和控制器(相当于图1中的电流控制器)。主电路用于实现变流器的逆变功能，实现设定的功率传输；控制器用于对主电路进行控制，从而使得该变流器安全稳定地运行。具体实现时，控制器可以包括电流控制单元和调制单元，电流控制单元用于根据给定的控制信号产生控制指令；调制单元用于将电流控制单元产生的控制指令转化为与主电路相匹配的驱动信号，控制主电路中半导体开关器件的开通或关断，从而控制主电路的输出电流。

图2所示的并网系统可与光伏发电系统、风力发电系统、风光互补发电系统、蓄电池储能系统等系统连接。例如，在光伏发电系统中，N个光伏发电单元分别通过图2中的N台变流器与交流电网连接，从而分别将N个光伏发电单元产生的直流电转换为交流电，并传输至交流电网中。

需要说明的是，在图2所示的并网系统中，交流电网是指由多台设备组成的交流电力网络。本申请实施例中对该交流电网的规模不做限定，例如可以是电力系统中描述的无穷大电网，也可以是包括数台设备的微型电网。此外，该交流电网可以是单相交流电网，也可以是三相交流电网，本申请实施例对此也不做具体限定。

为了更清楚地说明并网系统中的变流器与单相交流电网或三相交流电网的连接关系，下面分别以两个附图(图3和图4)为例进行说明。

假设图2中的并网系统与蓄电池储能系统连接，即，N个蓄电池分别通过N台单相变流器与单相交流电网连接。其中，每台单相变流器与单相交流电网的连接关系可以如图3所示。图3中，单相变流器的直流端与蓄电池连接，单相变流器的交流端与单相交流电网连接。C表示直流母线电容，L表示电感，S表示半导体开关器件。此外，由于等效阻抗Z_g主要是由于传输线路上的客观因素造成的(例如传输线路上的阻抗以及输电设备的阻抗等)，因此图3中未示出等效阻抗Z_g。

假设图2中的并网系统与光伏发电系统连接，即N个光伏发电单元分别通过N台三相变流器与三相交流电网连接。其中，每台三相变流器与三相交流电网的连接关系可以如图4所示。图4中，三相变流器的直流端与光伏发电单元连接，三相变流器的交流端与三相交流电网连接。C表示直流母线电容，L表示电感，S表示半导体开关器件。此外，由于等效阻抗Z_g主要是由于传输线路上的客观因素造成的(例如传输线路上的阻抗以及输电设备的阻抗等)，因此图4中未示出等效阻抗Z_g。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

需要说明的是，本申请实施例中所涉及的多个，是指两个或两个以上。另外，需要理解的是，在本申请实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

参见图5，为本申请实施例提供的一种电网阻抗的测量方法的流程示意图。图5所示方法可应用于图2所示的并网系统，该并网系统包括多台变流器，该方法包括如下步骤：

S501：获取每台变流器的并网点电压。

其中，并网点为该并网系统与交流电网的连接点；并网点电压可以视为图2中PCC点的电压。具体地，获取并网点电压的操作可以由电压采样单元执行。

S502：在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的输出电流。

其中，相同条件为每台变流器获取到的并网点电压的相位均等于预设值。变流器的控制信号可以视为图1中的控制信号(也可以称为电流参考指令)，用于对变流器的输出电流进行控制(即使得变流器的输出电流跟随该控制信号)。在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号(即在每台变流器中注入扰动信号)后，可通过叠加后的控制信号控制变流器的输出电流(即使得变流器的输出电流跟随叠加后的控制信号)。

其中，扰动信号为以下任一种：方波信号；正弦波信号；三角波信号。

当然，本申请实施例中，扰动信号也可以是其他任意类型的信号，本申请实施例中对此不做具体限定。

本申请实施例中，将每台变流器获取的并网点电压的相位作为每台变流器注入扰动信号的同步参考信号，即，并网系统中的每台变流器均以并网点电压的相位等于预设值的时刻作为注入扰动信号的时机。由于在任一时刻，每台变流器获取到的并网点电压的相位值都是相同的，因而采用上述方式可以使得每台变流器注入扰动信号的时机是同步的。

现有技术中，针对一台变流器与交流电网连接的场景，通常在变流器的控制信号上叠加扰动信号得到叠加后的控制信号，然后测量叠加后的控制信号在电网阻抗Z_g上的响应，从而计算得到电网阻抗Z_g。但是，针对多台变流器并联运行的场景，要使得每台变流器同时注入扰动信号，才可准确计算得到电网阻抗。这是因为：若多台变流器注入扰动信号的时机不同步，那么由于扰动信号的注入时刻不同或极性不同，可能导致多台变流器中注入的扰动信号在电网阻抗Z_g上相互抵消，从而导致获取的叠加后的控制信号在电网阻抗Z_g上的响应不准确，导致计算得到的电网阻抗Z_g的准确性降低。

示例性地，假设并网系统中有两台变流器并联运行，如图6所示。若不限定两台变流器注入扰动信号的时机，那么分别注入两台变流器的两个扰动信号可以如图6中的i₁和i₂所示。从图6中不难看出，i₁和i₂为周期、幅值相同、且相位相差180°的两个正弦波信号，i₁和i₂在电网阻抗Z_g上叠加后互相抵消。在这种情况下，通过Z_g上的响应计算Z_g，计算结果的准确性难以保证。

因此，S502中将每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件(即均为预设值)作为注入扰动信号的注入时机，可以使得每台变流器注入扰动信号的时机同步，从而避免出现上述扰动信号在电网阻抗上互相抵消的现象，使得计算得到的电网阻抗更为准确。此外，通过判断相位来确定注入扰动信号的时机，与采用同步总线来实现多台变流器同步注入扰动信号的方案相比，更易于工程实现，部署成本也较低。

S502中，在变流器的控制信号上叠加扰动信号以产生叠加后的控制信号后，变流器的控制器可以根据叠加后的控制信号对变流器的输出电流进行控制，使得变流器的实际电流跟随叠加后的控制信号。这一控制过程和现有技术中变流器的控制过程类似，例如，将采样得到的实际电流转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量，然后根据叠加后的控制信号分别对d轴分量进行有功功率调节，对q轴分量进行无功功率调节，具体过程此处不再赘述。

此外，在上述控制过程中，由于仅在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时才同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号。因而，在每台变流器的并网点电压的相位不满足相同条件时，每台变流器的实际电流跟随原控制信号，此时并网系统可实现设定的功率传输，例如将光伏发电单元产生的电能传输至交流电网，将蓄电池中储存的电能传输至交流电网等；在每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，每台变流器的实际电流跟随叠加后的控制信号，并网系统可用于测量交流电网的阻抗。

此外，在S501中获取每台变流器的并网点电压之后，可以根据每台变流器的并网点电压确定每台变流器的并网点电压的相位，以执行S502。

如前所述，本申请实施例中所述的交流电网可以是单相交流电网，也可以是三相交流电网。对于单相交流电网和三相交流电网来说，根据每台变流器的并网点电压确定并网点电压的相位的方式有所不同。

在三相交流电网中，每台变流器在S501中获取的并网点电压包含三相电压v_a、v_b、v_c，每台变流器中包含相位获取单元，将三相电压输入相位获取单元，可以获取并网点电压的相位。常见的相位获取单位为锁相环(phase locked loop，PLL)。下面具体介绍如何通过PLL获取并网点电压的相位。

PLL的结构可以如图7所示。PLL对采集的并网点电压(三相电压)进行坐标变换，获得并网点电压在同步旋转坐标系(synchronous rotating frame，SRF)中的d轴分量v_d和q轴分量v_q；将v_q送入调节器，输出对应的频率控制量，再将频率控制量与工频额定频率ω₀相加得到频率估算值ω；然后对ω进行积分计算得到相位值θ。从图7可以看出，并网点电压的相位θ既是PLL的输出量，又是坐标变换参考，因此PLL形成闭环反馈系统，通过不断迭代，使得PLL输出的相位θ最终等于并网点电压的相位。示例性地，输出相位θ的波形可以如图8所示。

其中，在通过PLL将三相电压转换为SRF下的d轴分量v_d和q轴分量v_q时，可以分两个步骤进行：首先，对三相电压进行Clarke变换，获得并网点电压在两相静止坐标系下的α轴分量v_α和β轴分量v_β。然后，对v_α和v_β进行Park变换，获得并网点电压在SRF下的d轴分量v_d和q轴分量v_q。

Clarke变换的具体公式可以是：

Park变换的具体公式可以是：

其中，Park变换的参考相位为PLL输出的相位估计值θ。通过PLL获取并网点电压的相位的方式可以参考现有技术中的相关描述，此处不再赘述。

结合以上两个公式，在三相交流电网中，根据并网点电压v_a、v_b、v_c可以确定并网点电压在SRF下的d轴分量v_d和q轴分量v_q。具体计算公式可以是：

对于单相交流电网来说，确定并网点电压的相位的方式与三相交流电网中获取并网点电压的相位的方式类似，二者的区别之处主要在于：在单相交流电网中，并网点电压只有一个值，因而难以通过对并网点电压进行Clarke变换直接获得并网点电压在两相静止坐标系下的α轴分量v_α和β轴分量v_β。针对单相交流电网，构建v_α和v_β的一种常见方法为延时方法，即将采样得到的并网点电压作为v_α，然后通过延时环节将v_α延时1/4个工频周期，得到v_β。得到v_α和v_β后的处理方式与针对三相交流电网的处理方式类似，此处不再赘述。

S503：根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

具体地，可通过电压采样单元采集并网点电压，可通过电流采样单元采集叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和。通过并网点电压和叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和可以确定S502中每台变流器注入的扰动信号在交流电网的阻抗上产生的响应，从而确定交流电网的阻抗。

具体地，S502中，当每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，具体可通过如下方式实现：当每台变流器的并网点电压的相位均等于第一预设相位值时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号的第一分量，第一分量的持续时长为第一时长；当每台变流器的并网点电压的相位均等于第二预设相位值时，同时在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号的第二分量，第二分量的持续时长为第二时长，第一分量和第二分量线性无关。

其中，第一分量和第二分量线性无关主要是考虑到计算电网阻抗的计算公式中，会涉及上述两个分量的相关矩阵的求逆操作，第一分量和第二分量线性无关时，对该矩阵进行求逆操作才有意义。

对于上述叠加扰动信号的方式，可以有如下理解：预先设定两个预设相位值(即第一预设相位值和第二预设相位值)，在每台变流器的并网点电压的相位均等于第一预设相位值时，并网系统中的多台变流器同步注入扰动信号的第一分量，且每台变流器注入第一分量的持续时长相同，均为第一时长；在每台变流器的并网点电压的相位等于第二预设相位值时，并网系统中的多台变流器同步注入扰动信号的第二分量，且每台变流器注入第二分量的持续时长相同，均为第二时长。

如前所述，扰动信号可以为方波信号、正弦波信号或三角波信号，也可以为其他任意类型的信号。示例性地，当扰动信号为方波信号时，扰动信号的第一分量可以为处于正半周期的方波信号，扰动信号的第二分量可以为处于负半周期的方波信号；当扰动信号为正弦波信号时，扰动信号的第一分量可以为处于正半周期的正弦波信号，扰动信号的第二分量可以为处于负半周期的正弦波信号。

需要注意的是，本申请实施例中，将每台变流器的并网点电压的相位等于第一预设相位值时注入变流器的扰动信号称为扰动信号的第一分量，将每台变流器的并网点电压的相位等于第二预设相位值时注入变流器的扰动信号称为扰动信号的第二分量。这里，第一分量和第二分量仅仅为一种名称示意，并不代表第一分量和第二分量在波形、周期、幅值上有任何关联。如前所述，扰动信号可以为任意类型的信号，也就是说，扰动信号可能不具有规则的波形(例如正弦波、三角波、方波)，那么第一分量和第二分量也就不具备波形、周期或幅值上的关联。本申请实施例中只需满足第一分量和第二分量线性无关即可。

示例性地，扰动信号的第一分量可以为包含四个周期的方波信号，扰动信号的第二分量可以为包含两个周期的正弦波信号；扰动信号的第一分量可以为处于正半周期的方波信号，扰动信号的第二分量可以为处于负半周期的正弦波信号；扰动信号的第一分量可以为包含四个周期的正弦波信号，扰动信号的第二分量可以为包含四个周期的正弦波信号，且第一分量的初始相位和第二分量的初始相位不同。

此外，在上述实现方式中，第一预设相位值和第二预设相位值可以满足如下条件：

其中，θ₁为第一预设相位值，θ₂为第二预设相位值，T₁为第一时长，T₂为第二时长，f_g为交流电网的电网频率，θ_P为2π的整数倍。

在上述公式中，θ_P也可以视为本申请实施例中每台变流器提取交流电网相位的周期，例如可以是2π、4π、6π等。也就是说，虽然并网点电压以2π为周期变化，但是本申请实施例中并不限定第一预设相位值和第二预设相位值为2π周期内的两个相位值，第一预设相位值和第二预设相位值也可以是4π周期内的两个相位值，或者6π周期内的两个相位值等。一般情况下，θ_P可以取值为2π。

示例性地，第一预设相位值可以是

第二预设相位值可以是

第一时长和第二时长可以均为0.002s。基于这一示例，每台变流器获取的并网点电压的相位以及叠加扰动信号前后的控制信号可以如图9所示。从图9中可以看出，并网点电压的相位呈周期性变化。当相位等于

时，控制信号的d轴分量(即图9中的i_d-inj)和q轴分量(即图9中的i_q-inj)分别了叠加扰动信号的第一分量(即处于负半周期的方波信号)，持续时长为0.002s；当相位等于

时，控制信号的d轴分量(即图9中的i_d-inj)和q轴分量(即图9中的i_q-inj)分别了叠加扰动信号的第二分量(即处于正半周期的方波信号)，持续时长为0.002s。

第一预设相位值和第二预设相位值满足如上条件时，扰动信号两个分量的注入不会发生重叠，从而避免在同一时刻既注入扰动信号的第一分量，又注入扰动信号的第二分量，造成两个分量的注入相互干扰，导致S503中确定的电网阻抗值不准确。

当θ₁与θ₂满足

时，可以避免相位等于θ₁时注入的扰动信号的第一分量还未注入完毕时即注入扰动信号的第二分量。当θ₁与θ₂满足

时，可以避免上一周期注入的扰动信号的第二分量还未注入完毕时即在下一周期注入扰动信号的第一分量。

此外，为了避免出现θ₁＝1和θ₂＝2π+1的情况，还可以约束θ₁与θ₂不同，且限定θ₁与θ₂在相位提取周期θ_P内均只出现一次，即限定θ₁与θ₂满足如下条件：

θ₁≠θ₂，θ₁＜θ_P，θ₂＜θ_P

基于上述实现叠加扰动信号的方式，在执行S503根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗之前，还包括：当并网点电压的相位等于第一预设相位值时，采集交流电网的并网点的第一电压和第一电流，该第一电流为叠加第一分量后的每台变流器的输出电流之和；当并网点电压的相位等于第二预设相位值时，采集交流电网的并网点的第二电压和第二电流，该第二电流为叠加第二分量后的每台变流器的输出电流之和。那么，S503中，根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗，包括：根据第一电流、第二电流、第一电压以及第二电压计算交流电网的阻抗。也就是说，在并网系统中的每台变流器均注入扰动信号的第一分量后，可以通过一个独立的采样装置(例如包含电压采样单元和电流采样单元)在并网点处采集并网点的第一电压和第一电流；在并网系统中的每台变流器均注入扰动信号的第二分量后，可以通过上述采样装置采集并网点的第二电压和第二电流。即，针对注入的扰动信号的每个分量，均采集并网点的电压以及叠加扰动信号后每台变流器的输出电流之和，从而为S503中计算交流电网的阻抗提供数据。

仍以图9所示的叠加扰动信号的方式为例，在采用图9所示方式叠加扰动信号的第一分量和扰动信号的第二分量后，采集到的并网点电压(包含d轴分量v_d和q轴分量v_q)以及每台变流器的输出电流之和(包含d轴分量i_d和q轴分量i_q)可以如图10所示。

从图10可以看出，在每台变流器均注入扰动信号前，并网点电压以及每台变流器的输出电流之和保持恒定值，此时并网系统用于向交流电网传输功率。注入扰动信号(约t＝0.29s)后，每台变流器的输出电流之和中出现扰动，并网点电压也出现扰动信号的响应，此时通过采集到的两组电压值(即第一电压和第二电压)和两组电流值(即第一电流和第二电流)，可以计算得到交流电网的阻抗。

此外，如前所述，本申请实施例中，每台变流器注入扰动信号的时机是同步的，因而可以避免出现上述扰动信号互相抵消的现象，使得计算得到的电网阻抗值更为准确。为了将本申请实施例提供的方案与扰动信号注入不同步的方案进行对比，图11中示出了采用扰动信号注入不同步方案时，采集到的并网点电压(包含d轴分量v_d和q轴分量v_q)和每台变流器的输出电流之和(包含d轴分量i_d和q轴分量i_q)的示意图。从图11可以看出，由于扰动信号在电网阻抗上互相抵消，每台变流器的输出电流之和出现明显的抵消效果，尤其是q轴分量i_q；由此导致并网点电压的q轴分量v_q响应微弱，进而导致计算得到的电网阻抗值的准确性难以保证。

图12示出了采用本申请实施例提供的同步注入扰动信号的方案以及未采用同步注入扰动信号方案时，计算得到的电网阻抗值与理论计算结果的对比示意图。其中，实线代表电网阻抗的理论计算结果，离散点代表实际计算得到的电网阻抗值。从图12可以看出，未采用同步方案时，由于不同变流器注入的扰动信号相互抵消，导致电网阻抗的测量计算结果与理论计算结果存在较大误差，而采用本申请实施例提供的同步注入扰动信号的方案，电网阻抗的测量计算结果与理论计算结果的误差较小。

如前所述，本申请实施例中，交流电网可以为三相交流电网，也可以为单相交流电网。对于单相交流电网来说，采集的第一电压、第一电流、第二电压和第二电流均为一个具体值；而对于三相交流电网来说，采集的第一电压、第一电流、第二电压和第二电流均为包含三个分量的一组数值。无论是单相交流电网中的一个具体数值还是三相交流电网中的一组数值，第一电压、第一电流、第二电压和第二电流均可以转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。基于此，下面给出一种确定交流电网的阻抗的具体方案。

具体地，根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流计算交流电网的阻抗，可以通过如下方式实现：

首先，分别将第一电压、第一电流、第二电压和第二电流转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；

然后，根据如下公式计算交流电网的阻抗：

其中，Z_g为交流电网的阻抗，v_d1为第一电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q1为第一电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d1为第一电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q1为第一电流在同步旋转坐标系下的q轴分量，v_d2为第二电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q2为第二电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d2为第二电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q2为第二电流在同步旋转坐标系下的q轴分量。

需要说明的是，上述示例中，在每台变流器的并网点电压的相位等于第一预设相位值和第二预设相位值时采集两组测量值(包括电压测量值和电流测量值)。实际实现时，也可以设置多个预设相位值，在每台变流器的并网点电压的相位等于多个预设相位值时分别注入扰动信号，然后在并网点采集多组测量值。在根据多次测量值计算交流电网的阻抗时，可以对多组测量值进行筛选、加权平均等优化操作，从而使得电网阻抗的计算结果更为准确。

此外，除了上述计算交流电网的阻抗的方法，S503中在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗时，还可通过如下方法计算：将叠加扰动信号后多台变流器中的第一变流器的输出电流乘以并网系统包含的变流器的数量，得到叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，然后，根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

其中，第一变流器为多台变流器中的任一台变流器。

也就是说，叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和除了可采用上述通过采样装置在并网点测量并网点电流的方式获取之外，还可通过某台变流器(例如第一变流器)的输出电流与并网系统中包含的变流器数量的乘积获取。具体地，S503也可以由该第一变流器执行。

通过以上介绍不难看出，采用图5所示的交流电网的阻抗测量方法，并网系统中的每台变流器均在并网点电压的相位等于预设值时，在每台变流器的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的输出电流。由于在任一时刻每台变流器获取到的并网点电压的相位值都是相同的，因而，采用图5所示方法可以使得并网系统中的每台变流器同步注入扰动信号。从而，基于每台变流器同步注入的扰动信号后采集到的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压，可以计算得到交流电网的阻抗。

此外，由于在图5所示方法中，扰动信号在每台变流器中是同步注入的，因而不会出现多个扰动信号在电网阻抗上互相抵消的情形，从而使得最终计算得到的电网阻抗值更为准确。

通过对图5所示方法的描述不难看出，步骤S501～S502可以由每台变流器执行，步骤S503可以由独立于并网系统的装置(例如可以是测量计算装置)执行。示例性地，在将图5所示方法应用于与交流电网连接的并网系统时，可以如图13所示。

图13中，变流器1由主电路(相当于图1中的开关网络)、电流采样单元、电压采样单元、相位获取单元、扰动选择单元、电流控制单元以及调制单元组成。变流器主电路包括电容、电感以及半导体开关器件等，承担主要的功率传递功能。扰动注入模块包含电流采样单元、电压采样单元、相位获取单元、扰动选择单元，该扰动注入模块可用于执行S501～S502，以产生叠加后的控制信号；电流控制单元和调制单元根据叠加后的控制信号对主电路的输出电流进行控制。此外，图13所示的并网系统中还包括独立于N台变流器的测量计算装置，可用于执行S503。

图13中，每台变流器中的扰动注入模块、电流控制单元以及调制单元可以集成在一个控制器中。

在图13所示的并网系统中，变流器中的电压采样单元和电流采样单元分别用于将并网点电压和该变流器的输出电流转换为控制系统中的对应信号，并且实现两个采样单元之间的电气隔离。变流器中的相位获取单元用于根据并网点电压获取并网点电压的实时相位，其输入为并网点电压，输出为相位θ，具体实现时，相位获取单元可以是前述PLL。变流器中的扰动选择单元用于根据并网点电压的实时相位θ，选择对应的扰动信号：若相位θ满足等于预设值，则输出扰动信号，若θ不等于预设值，则将扰动信号置零。变流器中的电流控制单元以控制信号和扰动信号之和作为叠加后的控制信号，根据采样得到的实际电流(即变流器输出的电流)与叠加后的控制信号的偏差进行调节，使得变流器的实际电流跟随叠加后的控制信号。变流器中的调制单元用于将电流控制单元产生的输出转化为与主电路相匹配的驱动信号，控制主电路中半导体开关器件的开通或关断。

示例性地，扰动选择单元在执行S502将扰动信号叠加在控制信号上时，其具体操作流程可以如图14所示。图14中，扰动选择单元获取并网点电压的相位，然后判断该变流器是否处于扰动注入模式(即判断该变流器中是否正在注入扰动信号)，若是，则保持当前工作模式不变，并返回继续执行图14所示的操作流程；若否，则判断相位是否等于第一预设相位值。若相位等于第一预设相位值，则将扰动信号的第一分量叠加在该变流器的控制信号上，若相位不等于第一预设相位值，则继续判断相位是否等于第二预设相位值。若相位等于第二预设相位值，则将扰动信号的第二分量叠加在该变流器的控制信号上，若相位不等于第二预设相位值，则返回继续执行图14所示的操作流程。

在图13所示的并网系统中，测量计算装置包含电压采样单元、电流采样单元、相位获取单元、测量记录单元、阻抗计算单元。电压采样单元和电流采样单元分别用于将并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和转换为控制系统中的对应信号，并且实现两个采样单元之间的电气隔离。相位获取单元用于获取并网点电压的实时相位，其输入为并网点电压，输出为并网点电压的相位θ。测量记录单元用于根据并网点电压的实时相位θ，执行对并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和的测量和记录功能，若相位θ满足等于预设值，则测量并记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，若θ不等于预设值，则不记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和。阻抗计算单元用于根据测量记录单元输出的电流值和电压值进行数学计算，得到交流电网的阻抗。

也就是说，测量计算装置中的测量记录单元可以仅在相位θ等于预设值时(即并网系统中有扰动信号注入时)测量并记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，而不必一直测量记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，避免测量记录单元频繁测量记录，造成资源浪费。

示例性地，图13中的测量计算装置在执行S503时，其具体操作流程可以如图15所示。图15中，测量计算装置获取并网点电压的相位，然后判断该变流器是否处于测量模式(即判断该变流器中的测量计算装置是否正在测量记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和)，若是，则保持当前工作模式不变；若否，则判断相位θ是否等于第一预设相位值。若相位θ等于第一预设相位值，则测量记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，若相位θ不等于第一预设相位值，则继续判断相位是否等于第二预设相位值。若相位θ等于第二预设相位值，则测量记录并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和，若相位θ不等于第二预设相位值，则保持当前工作模式不变。对于正处于测量模式的测量计算装置，还需判断测量是否执行完毕。若执行完毕，则根据测量记录的并网点电压以及叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和计算电网阻抗。然后返回继续执行图15所示的操作流程。

在以上实施例中，S501～S502是由并网系统中的每台变流器执行的，而S503是由独立于变流器的测量计算装置执行的。如前所述，实际实现时，S503也可以由并网系统中的第一变流器执行。因此，基于上述方案，将图5所示方法应用于与交流电网连接的并网系统时，可以如图16所示。

图16中，多台变流器中除第一变流器之外的变流器的结构与图13中的变流器的结构相同；多台变流器中除第一变流器之外的变流器执行S501～S502。对于第一变流器来说，其不仅要实现扰动注入功能(即执行S501～S502)，还要实现测量计算功能(即执行S503)。第一变流器中，用于执行S501～S503的单元可以称为扰动注入及测量计算模块。

需要说明的是，图16中，除第一变流器之外的变流器中的扰动注入模块、电流控制单元以及调制单元可以集成在一个控制器中；而对于第一变流器，扰动注入及测量计算模块、电流控制单元和调制单元可以集成在一个控制器中。

示例性地，图16中，第一变流器中的扰动注入及测量计算模块执行的操作流程可以如图17所示。

扰动注入及测量计算模块获取并网点电压的相位，然后判断变流器是否处于测量模式(即判断是否正在测量记录并网点电压和第一变流器输出的电流)，若是，则保持当前工作模式不变；若否，则判断并网点电压的相位是否等于第一预设相位值。若并网点电压的相位等于第一预设相位值，则将扰动信号的第一分量叠加在该变流器的控制信号上，并测量记录并网点电压和第一变流器输出的电流；若并网点电压的相位不等于第一预设相位值，则继续判断并网点电压的相位是否等于第二预设相位值。若并网点电压的相位等于第二预设相位值，则将扰动信号的第二分量叠加在该变流器的控制信号上，并测量记录并网点电压和第一变流器输出的电流；若并网点电压的相位不等于第二预设相位值，则保持当前工作模式不变。对于正处于测量模式的扰动注入及测量计算模块，还需判断测量是否执行完毕。若执行完毕，则根据测量记录的并网点电压和第一变流器输出的电流计算电网阻抗。然后返回继续执行图17所示的操作流程。

基于以上实施例，本申请实施例还提供一种并网系统，该并网系统可用于执行图5所示的电网阻抗的测量方法。参见图18，该并网系统1800包括多台变流器1801以及测量计算装置1802。每台变流器1801包含主电路和控制器。

每台变流器的控制器，用于获取每台变流器1801的并网点电压，并网点为并网系统与交流电网的连接点；以及，在每台变流器1801的并网点电压的相位满足相同条件时，在每台变流器1801的主电路的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过叠加后的控制信号改变每台变流器的主电路的输出电流；相同条件为每台变流器1801获取到的并网点电压的相位均等于预设值。

测量计算装置1802，用于根据叠加扰动信号后的每台变流器1801的输出电流(即每台变流器的主电路的输出电流)之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗。

其中，该扰动信号可以是以下信号的任一种：方波信号；正弦波信号；三角波信号。该交流电网可以是单相交流电网，也可以是三相交流电网。

可选地，每台变流器的控制器还用于：在获取每台变流器的并网点电压之后，根据每台变流器的并网点电压确定每台变流器的并网点电压的相位。

可选地，每台变流器的控制器在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号时，具体用于：当每台变流器的并网点电压的相位等于第一预设相位值时，在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号的第一分量，第一分量的持续时长为第一时长；当每台变流器的并网点电压的相位等于第二预设相位值时，在每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号的第二分量，第二分量的持续时长为第二时长，第一分量和第二分量线性无关。

其中，第一预设相位值和第二预设相位值可以满足如下条件：

其中，θ₁为第一预设相位值，θ₂为第二预设相位值，T₁为第一时长，T₂为第二时长，f_g为交流电网的电网频率，θ_P为2π的整数倍。

基于以上实现方式，测量计算装置1802还用于：在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗之前，当并网点电压的相位等于第一预设相位值时，采集交流电网的并网点的第一电压和第一电流，该第一电流为叠加第一分量后的每台变流器的输出电流之和；当并网点电压的相位等于第二预设相位值时，采集交流电网的并网点的第二电压和第二电流，该第二电流为叠加第二分量后的每台变流器的输出电流之和；测量计算装置1802在根据叠加扰动信号后的每台变流器的输出电流之和以及并网点电压计算交流电网的阻抗时，可通过如下方式实现：根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流计算交流电网的阻抗。

此外，测量计算装置1802在根据第一电压、第一电流、第二电压以及第二电流确定交流电网的阻抗时，具体可采用如下方式：

首先，分别将第一电压、第一电流、第二电压和第二电流转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量。

然后，根据如下公式计算交流电网的阻抗：

其中，Z_g为交流电网的阻抗，v_d1为第一电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q1为第一电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d1为第一电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q1为第一电流在同步旋转坐标系下的q轴分量，v_d2为第二电压在同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q2为第二电压在同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d2为第二电流在同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q2为第二电流在同步旋转坐标系下的q轴分量。

需要说明的是，图18所示的并网系统1800可用于执行图5所示的电网阻抗的测量方法，并网系统1800中未详尽描述的实现方式及其技术效果可参见图5所示的电网阻抗的测量方法中的相关描述。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(SSD))等。

Claims (13)

1.一种电网阻抗的测量方法，其特征在于，所述方法应用于并网系统，所述并网系统包括多台变流器，所述方法包括：

获取每台变流器的并网点电压，所述并网点为所述并网系统与交流电网的连接点；

在所述每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在所述每台变流器的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过所述叠加后的控制信号改变所述每台变流器的输出电流；所述相同条件为所述每台变流器获取到的并网点电压的相位均等于预设值；

根据叠加所述扰动信号后的所述每台变流器的输出电流之和以及所述并网点电压计算所述交流电网的阻抗；

在所述每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，同时在所述每台变流器的控制信号上叠加扰动信号，包括：

当所述每台变流器的并网点电压的相位均等于第一预设相位值时，同时在所述每台变流器的控制信号上叠加所述扰动信号的第一分量，所述第一分量的持续时长为第一时长；

当所述每台变流器的并网点电压的相位均等于第二预设相位值时，同时在所述每台变流器的控制信号上叠加所述扰动信号的第二分量，所述第二分量的持续时长为第二时长，所述第一分量和所述第二分量线性无关；

其中，所述第一预设相位值和所述第二预设相位值之间的时间间隔大于所述第一时长和所述第二时长中的最大值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取每台变流器的并网点电压之后，还包括：

根据所述每台变流器的并网点电压确定所述每台变流器的并网点电压的相位。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据叠加所述扰动信号后的所述每台变流器的输出电流之和以及所述并网点电压计算所述交流电网的阻抗之前，还包括：

当所述并网点电压的相位等于所述第一预设相位值时，采集所述交流电网的并网点的第一电压和第一电流，所述第一电流为叠加所述第一分量后的所述每台变流器的输出电流之和；当所述并网点电压的相位等于所述第二预设相位值时，采集所述交流电网的并网点的第二电压和第二电流，所述第二电流为叠加所述第二分量后的所述每台变流器的输出电流之和；

根据叠加所述扰动信号后的所述每台变流器的输出电流之和以及所述并网点电压计算所述交流电网的阻抗，包括：

根据所述第一电流、所述第二电流、所述第一电压以及所述第二电压计算所述交流电网的阻抗。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述第一预设相位值和所述第二预设相位值满足如下条件：

其中，θ₁为所述第一预设相位值，θ₂为所述第二预设相位值，T₁为所述第一时长，T₂为所述第二时长，f_g为所述交流电网的电网频率，θ_P为2π的整数倍。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扰动信号为以下任一种：

方波信号；正弦波信号；三角波信号。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流电网为三相交流电网或单相交流电网。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一电流、所述第二电流、所述第一电压以及所述第二电压计算所述交流电网的阻抗，包括：

分别将所述第一电流、所述第二电流、所述第一电压和所述第二电压转换为同步旋转坐标系下的d轴分量和q轴分量；

根据如下公式计算所述交流电网的阻抗：

其中，Z_g为所述交流电网的阻抗，v_d1为所述第一电压在所述同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q1为所述第一电压在所述同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d1为所述第一电流在所述同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q1为所述第一电流在所述同步旋转坐标系下的q轴分量，v_d2为所述第二电压在所述同步旋转坐标系下的d轴分量，v_q2为所述第二电压在所述同步旋转坐标系下的q轴分量，i_d2为所述第二电流在所述同步旋转坐标系下的d轴分量，i_q2为所述第二电流在所述同步旋转坐标系下的q轴分量。

8.一种并网系统，其特征在于，包括多台变流器以及测量计算装置，每台变流器包含主电路和控制器；

每台变流器的控制器，用于获取所述每台变流器的并网点电压，所述并网点为所述并网系统与交流电网的连接点；以及，在所述每台变流器的并网点电压的相位满足相同条件时，在所述每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号而产生叠加后的控制信号，以通过所述叠加后的控制信号改变所述每台变流器的主电路的输出电流；所述相同条件为所述每台变流器获取到的并网点电压的相位均等于预设值；

所述测量计算装置，用于根据叠加所述扰动信号后的所述每台变流器的输出电流之和以及所述并网点电压计算所述交流电网的阻抗；

所述每台变流器的控制器在所述每台变流器的主电路的控制信号上叠加扰动信号时，具体用于：

当所述每台变流器的并网点电压的相位等于第一预设相位值时，在所述每台变流器的主电路的控制信号上叠加所述扰动信号的第一分量，所述第一分量的持续时长为第一时长；

当所述每台变流器的并网点电压的相位等于第二预设相位值时，在所述每台变流器的主电路的控制信号上叠加所述扰动信号的第二分量，所述第二分量的持续时长为第二时长，所述第一分量和所述第二分量线性无关；

其中，所述第一预设相位值和所述第二预设相位值之间的时间间隔大于所述第一时长和所述第二时长中的最大值。

9.如权利要求8所述的并网系统，其特征在于，所述每台变流器的控制器还用于：

在获取所述每台变流器的并网点电压之后，根据所述每台变流器的并网点电压确定所述每台变流器的并网点电压的相位。

10.如权利要求8所述的并网系统，其特征在于，所述测量计算装置还用于：

在根据叠加所述扰动信号后的所述每台变流器的输出电流之和以及所述并网点电压计算所述交流电网的阻抗之前，当所述并网点电压的相位等于所述第一预设相位值时，采集所述交流电网的并网点的第一电压和第一电流，所述第一电流为叠加所述第一分量后的所述每台变流器的输出电流之和；当所述并网点电压的相位等于所述第二预设相位值时，采集所述交流电网的并网点的第二电压和第二电流，所述第二电流为叠加所述第二分量后的所述每台变流器的输出电流之和；

所述测量计算装置在根据叠加所述扰动信号后的所述每台变流器的输出电流之和以及所述并网点电压计算所述交流电网的阻抗时，具体用于：根据所述第一电压、所述第一电流、所述第二电压以及所述第二电流计算所述交流电网的阻抗。

11.如权利要求8或10所述的并网系统，其特征在于，所述第一预设相位值和所述第二预设相位值满足如下条件：

其中，θ₁为所述第一预设相位值，θ₂为所述第二预设相位值，T₁为所述第一时长，T₂为所述第二时长，f_g为所述交流电网的电网频率，θ_P为2π的整数倍。

12.如权利要求8所述的并网系统，其特征在于，所述扰动信号为以下任一种：

方波信号；正弦波信号；三角波信号。

13.如权利要求8所述的并网系统，其特征在于，所述交流电网为三相交流电网或单相交流电网。

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