CN111239491A - 采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法 - Google Patents

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CN111239491A CN201911424151.9A CN201911424151A CN111239491A CN 111239491 A CN111239491 A CN 111239491A CN 201911424151 A CN201911424151 A CN 201911424151A CN 111239491 A CN111239491 A CN 111239491A
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant

Abstract

本发明公开了一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法。构建包括仿真机和实物控制器的阻抗测量系统,构造双环矢量控制的逆变器并网系统,通过控制模块向逆变器模块的内环电流控制输入端对内控制环的电流参考值施加扰动;扰动施加前后的逆变器并网系统的三相电压与三相电流输出到实物控制器中的分析控制器,分析控制器接收三相电压与三相电流的数据后进行分析处理,测量获得广义阻抗,输出PWM波输送给仿真机的逆变器并网系统。本发明利用逆变器并网系统原有的设备对逆变器的广义阻抗进行在线测量,实时测量获得逆变器系统的广义阻抗,测量更加便捷,成本更低,可用于并网系统稳定性,同时对系统进行实时控制。

Description

采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法
技术领域
本发明属于小干扰稳定技术领域一种新型电力装备广义阻抗测量方法,具体涉及一种广义阻抗测量方法方法与相关基于控制器PXI的硬件设备连接与程序,旨在实现基于二次侧施加扰动的逆变器广义阻抗硬件测量。
背景技术
自从商业化电力系统建成以来,化石能源不断消耗,所导致的环境危机也日益加剧,而随着电力电子技术的日益成熟,光伏、风力发电等新能源在电力结构中的比重越来越大,使新能源所使用的三相逆变器已经成为新型电力系统中的重要组成部分。众多的电力电子设备接入电网以后,改变了电网的动态特性,也导致了新的稳定问题,引起低频振荡、次同步振荡等各种振荡现象。
分析逆变器并网稳定问题可以通过建立阻抗模型,通过对逆变器和网络的阻抗进行分析,进而判断并网系统的稳定性,并对逆变器控制的设计给出指导。而三相并网系统的广义阻抗通过严格的数学推导,得到对角形式的逆变器广义导纳矩阵和对称形式的网络广义导纳矩阵(广义阻抗为广义导纳求逆),能够方便地分析逆变器并网稳定性。
现有的阻抗分析方法大多采用正负序阻抗分析法,而这一方法存在难以解耦的问题,广义阻抗的提出可以有效解决这一问题。广义阻抗模型既可以通过解析的方法求得,也可以通过外加测量设备的方法测得。已有的阻抗测量方法通过外加高压设备的方法来注入扰动,设备较为昂贵,操作也更为复杂。借助逆变器和电网本身的装置来注入扰动进行测量,尤其是在二次侧也就是控制部分加入扰动,可以使设备更加便捷,成本也可以更低。
现有的仿真平台大多数为纯软件仿真,即基于Matlab/Simulink或相关软件,在电脑的CPU内对整体系统进行仿真与计算。系统的控制器也是纯数字信号仿真。这一仿真方法尽管可以解决大多数的问题,但是在实际生产应用中有很多类似的理想化模型所不能反映的问题,为了避免这些问题的产生,基于实物控制器和数字化仿真平台的半实物仿真可以反映很多现实问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明公开了一种基于控制器PXI的二次侧施加扰动的逆变器广义阻抗测量方法,可用于实时测量逆变器并网时逆变器的广义阻抗,可进行广义阻抗的实时在线测量,同时对系统进行实时控制。
所述的二次侧是指逆变器并网系统的低压侧,本发明所述的二次侧施加扰动是指在逆变器的控制环施加扰动。
如图1所示,本发明的技术方案采用如下步骤:
1)构建包括仿真机和实物控制器的阻抗测量系统,在仿真机中构造双环矢量控制的逆变器并网系统,实物控制器中构造控制模块和信号采集系统,逆变器模块连接到电网组成逆变器并网系统,逆变器并网系统的功率因数为1,通过控制模块向逆变器模块的内环电流控制输入端对内控制环的电流参考值施加扰动;
2)扰动施加前与扰动施加后的逆变器并网系统的三相电压与三相电流经由模拟量采样卡采样获得采样值后输出到实物控制器中的分析控制器,并且通过数字量采样卡实现对于并网逆变器的功率控制或直流电压控制,分析控制器接收三相电压与三相电流的数据后进行分析处理,测量获得广义阻抗,输出控制并网逆变器系统开关管的PWM波,通过数字量采样卡输送给仿真机的逆变器并网系统,从而达到利用实物控制器对并网逆变器系统进行稳定控制的效果,即基于实物控制器的半实物仿真,从而由分析控制器控制采样板卡对基于实物控制器的并网逆变器系统进行采样和控制:
2.1)对获得的采样值坐标变换后获得电压和电流在dq坐标系下的分量;
2.2)计算扰动量,使用离散傅里叶变换将扰动量由时域变换到频域;
3)重复步骤1)~2)并在步骤1)中所施加不同的扰动,共进行两次测量,根据逆变器的广义阻抗端口特性,用所施加的扰动、计算获得的扰动量和锁相环的传递参数计算获得广义阻抗;
4)重复上述步骤1)~3)并改变步骤1)中所施加扰动的频率进行扫频,直至测得待测频段内所有频率点的广义阻抗。
所述步骤1)中,并网逆变器采用双环矢量控制,内环为矢量电流控制,外环是功率控制,施加扰动是在逆变器的内环电流控制输入端对电流环矢量控制参考值的d轴分量Idref和电流环矢量控制参考值的q轴分量Iqref施加正弦扰动。
所述步骤3)具体为:
3.1)在电流参考值施加扰动时,建立以下逆变器的广义阻抗端口特性:
Figure BDA0002353109190000021
其中,ΔU′、ΔI′、
Figure BDA0002353109190000022
Δδ′表示采样值在全局旋转极坐标下的电压幅值U、电流幅值I、电流相角
Figure BDA0002353109190000033
和电压相角δ的扰动量的离散傅里叶变换结果,即步骤3)的结果,ΔI′dper和ΔI′qper分别表示内控制环的电流参考值上所施加的扰动的d轴分量和q轴分量的离散傅里叶变换结果,Yg11(s)、Yg22(s)分别表示逆变器端口特性矩阵中的第一、第二传递参数,Ydper(s)、Yqper(s)表示由电流参考值扰动至三相电流幅值扰动量ΔI的第三、第四传递参数;
其中,
Figure BDA0002353109190000031
为广义阻抗矩阵。
根据全局xy旋转坐标系的定义可知,坐标轴的旋转速度为全局角速度ω0=100prad/s。考虑到实际测量实验中可能不具备对无穷大电网进行锁相的条件,为方便地得到θ从而简化测量算法。对于全局旋转极坐标系相对于静止坐标系的角度θ采用给定的方式,采用随时间变化的波形为锯齿波,斜率为(2π×50)rad/s,即以同步转速ω0(100πrad/s)增加,周期为0.02s,幅值为2π。静止坐标系是指常见的xy二维坐标系。
3.2)重复步骤1)~2)并在步骤1)中所施加相同频率和不同幅值的扰动,共进行两次测量,得到的各个电参数的扰动量ΔD及离散傅里叶变换的频域结果,各个电参数包括逆变器输出的三相电压和三相电流;
3.3)然后利用步骤3.2)获得的结果在dq坐标系进行求解,然后转化到全局极坐标系得到广义阻抗:
3.3.1)用两次测量得到频域下的电参数扰动量ΔD的离散傅里叶变换结果代入以下公式计算获得广义阻抗矩阵中的dq轴下的传递参数:
Figure BDA0002353109190000032
其中,下标1和2分别表示两次施加扰动后测得的两组结果,ΔI′dper1和ΔI′dper2分别表示第一次施加扰动后和第二次施加扰动后内控制环的电流参考值上所施加的扰动的d轴分量的离散傅里叶变换结果,ΔI′qper1和ΔI′qper2分别表示第一次施加扰动后和第二次施加扰动后内控制环的电流参考值上所施加的扰动的q轴分量的离散傅里叶变换结果,ΔU′d1和ΔU′d2分别表示第一次施加扰动后和第二次施加扰动后的电压的d轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔU′q1和ΔU′q2分别表示第一次测量后和第二次测量后电压的q轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔI′d1和ΔI′d2分别表示第一次测量后和第二次测量后电流的d轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔI′q1和ΔI′q2分别表示第一次测量后和第二次测量后电流的q轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果;Ydd、Ydq、Yqq、Yper分别是dq坐标系下的第一、第二、第三、第四阻抗端口特性参数;
第一、第二、第三、第四阻抗端口特性参数Ydd、Ydq、Yqq、Yper是dq坐标系下的阻抗端口特性参数,具体表达式为:
Figure BDA0002353109190000041
然后将第一、第二、第三阻抗端口特性参数Ydd、Ydq、Yqq代入如下公式计算获得第一、第二、第三、第四传递参数Yg1(s)、Yg2(s)、Yg3(s)、Yg4(s):
Figure BDA0002353109190000042
其中,Hpll(s)是锁相环的传递参数,Id和Iq分别表示非变工况时注入扰动后系统的稳态电流的d轴和q轴分量,Ud表示该工况时稳态电压的d轴分量,δ为全局旋转极坐标下电压相角,
Figure BDA0002353109190000043
表示全局旋转极坐标下电流相角;
3.3.2)最后由获得的八个传递参数形成广义阻抗矩阵。
现有技术以往解决功率因数非1的测量问题,采用的是变工况测量的处理方法。本发明通过非变工况,使系统运行在空载和常规两个工况下,进行四次扰动注入,然后求解出Yg1(s)、Yg2(s)、Yg3(s)、Yg4(s)、Yg5(s)、Yg6(s)、Yg7(s)、Yg8(s),本发明在同一工况下进行测量,只需要2次扰动注入进行测量。
所述步骤3.2)中,采用以下公式计算扰动量ΔD:
ΔD(kΔt)=D(kΔt)-D(kΔt-T)
其中,D表示一电参数,具体为全局旋转极坐标下的电压幅值U、全局旋转极坐标下的电流幅值I、全局旋转极坐标下电流相角或者全局旋转极坐标下电压相角δ,ΔD表示各个电参数的扰动量,kΔt表示扰动状态下的采样时段,kΔt-T表示未扰动状态下的采样时段,T表示扰动施加前后采样的起始点的时间差,k表示扰动施加前后采样内各采样的序数,Δt表示采样间隔。
所述步骤2)中,采样设备为具有同步采样功能的六路AD采样设备,采样值包括三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic共六个电参数。
所述的采样设备为NI公司的PXI-7846R。
所述步骤2)中AD采样均在系统暂态过程结束之后进行,扰动施加前系统运行于稳定工作点时进行采样,扰动施加后应使系统稳定运行于正弦扰动后进行采样。具体实施中,采样后的数据经由分析控制器传输入,通过烧入的程序进行进一步的处理。
所述步骤3)中,为提高精度,在同一个频率点进行多次扰动实验,并利用多次测量的信息,用回归的方法计算得到各个传递函数,从而能降低由于背景的谐波影响所导致的测量误差。
所述仿真机中,并网逆变器系统采用小步长实时仿真处理。
所述仿真机中,并网逆变器系统包括逆变器的单机模型,或者包括逆变器的多馈入模型,可同时仿真多台逆变器的并网运行状态。这样构建建模方式可直接对并网逆变器系统的运行状态进行采样和数据存储,也可以在内部搭建控制结构对并网逆变器系统的运行状态进行控制,其输出结果可以在仿真机上观测,也可以通过仿真机内部的通道输出到示波器上观察按一定比例衰减后的实际波形。基于仿真机的并网逆变器系统可以在仿真运行时在软件中进行实时的控制与改变。
所述步骤2)中,坐标变换采用如下公式处理,获得dq坐标系下的电压和电流值:
Figure BDA0002353109190000051
Figure BDA0002353109190000052
其中,Ua、Ub、Uc表示采样到的静止坐标系下的三相电压,Ia、Ib、Ic表示采样到的静止坐标系下的三相电流,θ表示全局旋转坐标系相对于静止坐标系的角度,Ud、Uq分别表示全局旋转直角坐标系下的d轴和q轴电压值,Id、Iq分别表示全局旋转直角坐标系下的d轴和q轴电流值;
再采用以下公式计算获得全局旋转极坐标系下电压和电流的幅值和相角:
Figure BDA0002353109190000053
Figure BDA0002353109190000054
Figure BDA0002353109190000055
Figure BDA0002353109190000056
其中,U表示全局旋转极坐标下的电压幅值,I表示全局旋转极坐标下的电流幅值,
Figure BDA0002353109190000057
表示全局旋转极坐标下电流相角,δ为全局旋转极坐标下电压相角。
本发明通过实测的方法得到逆变器端口的广义导纳特性,并作为并网逆变器稳定性的判断依据或为控制器设计提供参考,为新能源并网时可能存在的振荡风险提出预警与指导,也为新能源设计时提供新的技术方式。
本发明的有益效果是:
本发明利用体积较小,成本较低的控制器PXI对逆变器的广义阻抗进行测量,相比于使用一次侧高压扰动设备,测量更加便捷,成本更低,测得的广义阻抗可用于并网系统稳定性分析与逆变器控制设计。
本发明采用二次侧施加扰动的方法,利用已有的控制器设备,在控制环施加扰动,无需在高压端连接扰动注入设备,也不需要使逆变器脱网,可以在逆变器并网时进行测量,能够实现准确地测量。
附图说明
图1为本发明广义阻抗测量流程步骤示意图。
图2为逆变器并网系统示意图。
图3为全局变换角度θ随时间变化的波形图。
图4为全局旋转坐标系电流电压矢量示意图。
图5为两次注入扰动示意图。
图6为测量系统示意图。
图7为逆变器实施PQ控制下测量仪系统在一次侧及二次侧施加扰动的广义阻抗测量结果图。
图7(a)为逆变器实施PQ控制下测量仪系统对于广义阻抗中的Ye1的幅值与相位测量结果图。
图7(b)为逆变器实施PQ控制下测量仪系统对于广义阻抗中的Ye2的幅值与相位测量结果图。
图8为逆变器实施Udc控制下测量仪系统在一次侧及二次侧施加扰动的广义阻抗测量结果图。
图8(a)为逆变器实施Udc控制下测量仪系统对于广义阻抗中的Ye1的幅值与相位测量结果图。
图8(b)为逆变器实施Udc控制下测量仪系统对于广义阻抗中的Ye2的幅值与相位测量结果图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
按照本发明方法内容完整实施的具体实施例如下:
如图2和图6所示,具体实施的阻抗测量系统包括仿真机和实物控制器,仿真机中构造逆变器并网系统和仿真机采样板卡,逆变器并网系统包含有相连接的逆变器模块和电网,逆变器模块作为逆变器,仿真机采样板卡包括仿真机模拟量采样卡和仿真机数字量采样卡;实物控制器中构造控制模块和信号采集系统,信号采集系统包括分析控制器和实物控制采样板卡,实物控制采样板卡包括实物控制模拟量采样卡和实物控制数字量采样卡;逆变器并网系统和控制模块连接,逆变器并网系统依次经仿真机模拟量采样卡、实物控制模拟量采样卡后和分析控制器连接,分析控制器依次经实物控制数字量采样卡、仿真机数字量采样卡后和逆变器并网系统连接。
具体实施中,仿真机采用Opal-RT Technologies的RT-LAB仿真机OP-5700,实物控制器采用NI公司的PXI控制器PXI-1081。
逆变器输出接LCL滤波器,并网逆变器采用双环矢量控制,内环为矢量电流控制,外环为PQ控制或直流电压控制。各变量物理意义如下表1和表2所示:
表1 Udc控制逆变器变量对应表
Figure BDA0002353109190000071
表1 PQ控制逆变器变量对应表
Figure BDA0002353109190000072
将在Matlab/Simulink软件中搭建并网逆变器系统,在RT-LAB中进行编译和建模,得到基于RT-LAB的并网逆变器系统。通过内环注入扰动的为向内环电流参考值Idref和Iqref叠加正弦信号,如图2中所示,向控制模块叠加正弦的扰动信号ΔIdref和ΔIqref,使用PXI-7846R对逆变器输出的三相电压Ua、Ub、Uc或三相电流Ia、Ib、Ic进行采样记录。
采样对象如图2所示,包括三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic共6个电信号,三相电压为逆变器滤波器输出点电压,三相电流为逆变器输出滤波电感上的电流,AD采样设备为具有同步采样功能的6路AD采样设备。
施加扰动时,全局旋转坐标系相对于静止坐标系的角度θ随时间变化的波形如图3所示以同步转速ω0(100πrad/s)增加。
全局旋转坐标下的电流和电压矢量如图4所示,电流和电压矢量可以表示成直角坐标和极坐标形式,根据公式进行坐标变换将全局旋转直角坐标变换至全局旋转极坐标。
当考虑中频段(几~几十Hz)时,外环动态及电压前馈动态可以忽略,或仅有内环控制时,Yg1(s)≈0,端口导纳将只存在右下角。当计及电流参考值扰动时,逆变器的端口导纳特性需要将扰动量加入。
实施例对于同一频率的广义阻抗,分两次次扰动注入,如图5所示,在一个频率点注入的多次dq轴参考值扰动频率相同,幅值相对大小不同,在dq坐标系上形成的向量线性无关。
经由基于NI公司的PXI控制器的广义阻抗测量程序,实现步骤1)到步骤5)所描述的广义阻抗测量,,计算0-100Hz内广义阻抗端口特性的传递函数,绘制幅频特性与相频特性,与通过在一次侧施加扰动进行测量以及理论计算得到的传递函数进行比较,逆变器实施PQ控制下测量仪系统在一次侧及二次侧施加扰动的广义阻抗测量结果如图7所示,逆变器实施Udc控制下测量仪系统在一次侧及二次侧施加扰动的广义阻抗测量结果如图8所示。
具体测量数据结果如表3,4,5,6所示:
表3 PQ控制变流器Ye1 VSC测量误差
Figure BDA0002353109190000081
表4 PQ控制变流器Ye2_VSC测量误差
Figure BDA0002353109190000091
表5 Udc控制变流器Ye1_VSC测量误差
Figure BDA0002353109190000092
表6 Udc控制变流器Ye2_VSC测量误差
Figure BDA0002353109190000093
上述结果中可以看出,使用本发明的广义阻抗测量仪器法,能够实时测量的前提下准确测量变流器控制带宽内的广义阻抗。与理论分析的结论相比,测量仪测量得到的广义阻抗幅频特性与相频特性和理论计算得到的广义阻抗基本吻合,测量效果和在一次侧施加扰动的效果也基本相同。这说明使用本发明可以准确的计算得到逆变器的广义阻抗端口特性。
通过上述测量实例可以看出,本发明提出的基于二次侧施加扰动的广义阻抗测量仪器可以准确测量并网系统的逆变器及网侧的广义阻抗端口特性。本发明提出的测量方法,利用PXI控制器设备,在控制环施加扰动,无需新的高压扰动注入设备,也不需要使逆变器和网络脱离,成本更低,操作也更简便。该方法测得广义阻抗可以用于逆变器并网稳定性分析及逆变器控制设计,对于新能源并网的稳定性研究具有重要意义。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于主要包括以下三个步骤:
1)构建包括仿真机和实物控制器的阻抗测量系统,在仿真机中构造双环矢量控制的逆变器并网系统,实物控制器中构造控制模块和信号采集系统,通过控制模块向逆变器模块的内环电流控制输入端对内控制环的电流参考值施加扰动;
2)扰动施加前与扰动施加后的逆变器并网系统的三相电压与三相电流经由模拟量采样卡采样获得采样值后输出到实物控制器中的分析控制器,分析控制器接收三相电压与三相电流的数据后进行分析处理,测量获得广义阻抗,输出控制的PWM波,通过数字量采样卡输送给仿真机的逆变器并网系统,从而达到利用实物控制器对并网逆变器系统进行稳定控制的效果:
2.1)对获得的采样值坐标变换后获得电压和电流在dq坐标系下的分量;
2.2)计算扰动量,使用离散傅里叶变换将扰动量由时域变换到频域;
3)重复步骤1)~2)并在步骤1)中所施加不同的扰动,共进行两次测量,根据逆变器的广义阻抗端口特性,用所施加的扰动、计算获得的扰动量和锁相环的传递参数计算获得广义阻抗;
4)重复上述步骤1)~3)并改变步骤1)中所施加扰动的频率进行扫频,直至测得待测频段内所有频率点的广义阻抗。
2.根据权利要求1所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:
所述步骤1)中,并网逆变器采用双环矢量控制,内环为矢量电流控制,外环是功率控制,施加扰动是在逆变器的内环电流控制输入端对电流环矢量控制参考值的d轴分量Idref和电流环矢量控制参考值的q轴分量Iqref施加正弦扰动。
3.根据权利要求1所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:
所述步骤3)具体为:
3.1)在电流参考值施加扰动时,建立以下逆变器的广义阻抗端口特性:
Figure FDA0002353109180000011
其中,ΔU′、ΔI′、
Figure FDA0002353109180000012
Δδ′表示采样值在全局旋转极坐标下的电压幅值U、电流幅值I、电流相角
Figure FDA0002353109180000021
和电压相角δ的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔI′dper和ΔI′qper分别表示内控制环的电流参考值上所施加的扰动的d轴分量和q轴分量的离散傅里叶变换结果,Yg11(s)、Yg22(s)分别表示逆变器端口特性矩阵中的第一、第二传递参数,Ydper(s)、Yqper(s)表示第三、第四传递参数;
3.2)重复步骤1)~2)并在步骤1)中所施加相同频率和不同幅值的扰动,共进行两次测量,得到的各个电参数的扰动量ΔD及离散傅里叶变换的频域结果,各个电参数包括逆变器输出的三相电压和三相电流;
3.3)然后利用步骤3.2)获得的结果在dq坐标系进行求解,然后转化到全局极坐标系得到广义阻抗:
3.3.1)用两次测量得到频域下的电参数扰动量ΔD的离散傅里叶变换结果代入以下公式计算获得广义阻抗矩阵中的dq轴下的传递参数:
Figure FDA0002353109180000022
其中,下标1和2分别表示两次施加扰动后测得的两组结果,ΔI′dper1和ΔI′dper2分别表示第一次施加扰动后和第二次施加扰动后内控制环的电流参考值上所施加的扰动的d轴分量的离散傅里叶变换结果,ΔI′qper1和ΔI′qper2分别表示第一次施加扰动后和第二次施加扰动后内控制环的电流参考值上所施加的扰动的q轴分量的离散傅里叶变换结果,ΔU′d1和ΔU′d2分别表示第一次施加扰动后和第二次施加扰动后的电压的d轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔU′q1和ΔU′q2分别表示第一次测量后和第二次测量后电压的q轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔI′d1和ΔI′d2分别表示第一次测量后和第二次测量后电流的d轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果,ΔI′q1和ΔI′q2分别表示第一次测量后和第二次测量后电流的q轴分量的扰动量的离散傅里叶变换结果;Ydd、Ydq、Yqq、Yper分别是dq坐标系下的第一、第二、第三、第四阻抗端口特性参数;
第一、第二、第三、第四阻抗端口特性参数Ydd、Ydq、Yqq、Yper是dq坐标系下的阻抗端口特性参数,具体表达式为:
Figure FDA0002353109180000023
然后将第一、第二、第三阻抗端口特性参数Ydd、Ydq、Yqq代入如下公式计算获得第一、第二、第三、第四传递参数Yg1(s)、Yg2(s)、Yg3(s)、Yg4(s):
Figure FDA0002353109180000031
其中,Hpll(s)是锁相环的传递参数,Id和Iq分别表示非变工况时注入扰动后系统的稳态电流的d轴和q轴分量,Ud表示该工况时稳态电压的d轴分量,δ为全局旋转极坐标下电压相角,
Figure FDA0002353109180000032
表示全局旋转极坐标下电流相角;
3.3.2)最后由获得的八个传递参数形成广义阻抗矩阵。
4.根据权利要求3所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:
所述步骤3.2)中,采用以下公式计算扰动量ΔD:
ΔD(kΔt)=D(kΔt)-D(kΔt-T)
其中,D表示一电参数,ΔD表示各个电参数的扰动量,kΔt表示扰动状态下的采样时段,kΔt-T表示未扰动状态下的采样时段,T表示扰动施加前后采样的起始点的时间差,k表示扰动施加前后采样内各采样的序数,Δt表示采样间隔。
5.根据权利要求3所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:所述步骤2)中,采样设备为具有同步采样功能的六路AD采样设备,采样值包括三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib、Ic共六个电参数。
6.根据权利要求3所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:所述步骤3)中,在同一个频率点进行多次扰动实验,并利用多次测量的信息,用回归的方法计算得到各个传递函数。
7.根据权利要求1所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:所述仿真机中,并网逆变器系统采用小步长实时仿真处理。
8.根据权利要求1所述的一种采用实物控制器扰动注入的广义阻抗实时实验测量方法,其特征在于:所述仿真机中,并网逆变器系统包括逆变器的单机模型,或者包括逆变器的多馈入模型。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111157798A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 国网吉林省电力有限公司 一种基于实时仿真机和实物控制器的阻抗测量系统
CN113872239A (zh) * 2021-09-26 2021-12-31 华北电力大学(保定) 一种基于知识和数据联合驱动的并网逆变器阻抗获取方法
CN114325097A (zh) * 2021-11-18 2022-04-12 浙江大学 一种基于二次侧扰动注入的双馈型发电设备阻抗测量方法
CN116718837A (zh) * 2023-08-11 2023-09-08 四川大学 一种基于主动式宽频带的多维阻抗测量方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2881748A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-10 Rockwell Automation Technologies, Inc. Impedance detector apparatus and method
CN106771786A (zh) * 2017-02-28 2017-05-31 合肥工业大学 电网阻抗辨识的验证方法及实验装置
CN107121609A (zh) * 2017-05-22 2017-09-01 广西大学 一种基于prbs扰动注入的电网阻抗在线辨识方法及装置
CN107608933A (zh) * 2017-08-11 2018-01-19 浙江大学 一种基于二次侧施加扰动的逆变器广义阻抗测量方法
CN107782972A (zh) * 2017-10-17 2018-03-09 国网江苏省电力公司南通供电公司 一种基于变pwm载波频率的电网阻抗测量方法
CN110045187A (zh) * 2019-05-07 2019-07-23 郑州轻工业学院 基于高频信号注入的并网逆变器电网阻抗辨识方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2881748A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-10 Rockwell Automation Technologies, Inc. Impedance detector apparatus and method
CN106771786A (zh) * 2017-02-28 2017-05-31 合肥工业大学 电网阻抗辨识的验证方法及实验装置
CN107121609A (zh) * 2017-05-22 2017-09-01 广西大学 一种基于prbs扰动注入的电网阻抗在线辨识方法及装置
CN107608933A (zh) * 2017-08-11 2018-01-19 浙江大学 一种基于二次侧施加扰动的逆变器广义阻抗测量方法
CN107782972A (zh) * 2017-10-17 2018-03-09 国网江苏省电力公司南通供电公司 一种基于变pwm载波频率的电网阻抗测量方法
CN110045187A (zh) * 2019-05-07 2019-07-23 郑州轻工业学院 基于高频信号注入的并网逆变器电网阻抗辨识方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
甘青山: "考虑负序控制和无功支撑的光伏并网系统小干扰稳定性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
蒙志全 等: "控制系统扰动下并网变流器广义阻抗测量方法", 《中国电机工程学报》 *
辛焕海 等: "三相变流器并网系统的广义阻抗及稳定判据", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111157798A (zh) * 2020-01-03 2020-05-15 国网吉林省电力有限公司 一种基于实时仿真机和实物控制器的阻抗测量系统
CN113872239A (zh) * 2021-09-26 2021-12-31 华北电力大学(保定) 一种基于知识和数据联合驱动的并网逆变器阻抗获取方法
CN113872239B (zh) * 2021-09-26 2023-09-08 华北电力大学(保定) 一种基于知识和数据联合驱动的并网逆变器阻抗获取方法
CN114325097A (zh) * 2021-11-18 2022-04-12 浙江大学 一种基于二次侧扰动注入的双馈型发电设备阻抗测量方法
CN116718837A (zh) * 2023-08-11 2023-09-08 四川大学 一种基于主动式宽频带的多维阻抗测量方法
CN116718837B (zh) * 2023-08-11 2023-11-07 四川大学 一种基于主动式宽频带的多维阻抗测量方法

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