CN112421683B - 一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统 - Google Patents

一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112421683B
CN112421683B CN202110085882.6A CN202110085882A CN112421683B CN 112421683 B CN112421683 B CN 112421683B CN 202110085882 A CN202110085882 A CN 202110085882A CN 112421683 B CN112421683 B CN 112421683B
Authority
CN
China
Prior art keywords
control
fitting
grid
parameter
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110085882.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112421683A (zh
Inventor
刘纯
汪海蛟
何国庆
李光辉
王伟胜
冯双磊
金一丁
王衡
曲春辉
马俊华
孙文文
李洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN202110085882.6A priority Critical patent/CN112421683B/zh
Publication of CN112421683A publication Critical patent/CN112421683A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112421683B publication Critical patent/CN112421683B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供的一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统，包括：获取电路元件参数组W；基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和多组稳态运行点下的阻抗数值序列；基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数；采用了一种逐频段拟合的方式提高不同回路控制参数的拟合精度，考虑了不同稳态运行点对逆变器阻抗特性的影响以及锁相控制和直流母线电压控制频段重合的影响，提高了参数拟合的适用性，有利于解决实际并网逆变器控制“黑/灰箱化”带来的准确建模难题；获得的稳态运行点的宽频带阻抗的幅频曲线和相频曲线，满足了对装置特性机理的分析需求。

Description

一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统
技术领域
本发明属于并网逆变器建模领域，本发明涉及一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统。
背景技术
近年来，风、光等新能源发电迅速发展，已成为电力系统的重要电源。与传统同步发电机组不同，风、光等新能源机组大多通过电力电子逆变器实现并网发电，因此，新能源机组的控制特性主要由并网逆变器的控制方式及参数所决定。
随着新能源发电在电力系统中的装机占比不断提高，其控制特性对电力系统的动态特性带来了日益深刻的变化，在新能源大规模开发的地区电网，新能源发电的控制特性甚至已成为电力系统的主导特性。因此，对新能源发电并网逆变器的准确建模成为电力系统动态建模与分析方面的重要研究内容，目前主要存在以下两方面的难点：一是并网逆变器的动态特性由电容、电感等电路元件，以及附加于之上的多回路宽频带控制方式共同决定，特性复杂、影响因素多；二是并网逆变器的控制方式在理论上虽有典型方案，但实际装置采用的控制方式及参数具有“黑/灰箱化”问题，无法准确获取。
针对上述两个问题，近年来研究者在以下两方面取得进展：
一是并网逆变器的宽频带阻抗理论建模方面：以逆变器端口小信号电压扰动和电流响应为输入输出变量，建立了并网逆变器的小信号频域阻抗模型，能够用于描述逆变器电路元件在多回路控制作用下表现出的宽频带范围内的动态特性。阻抗模型的优势在于，作为一种以小信号电压、电流为端口变量的外特性模型，既可以通过理论推导获取解析表达式，也可以通过仿真扫描和实际测量的方式获取特性曲线，便于实际验证。
二是基于控制器在环仿真的并网逆变器宽频带阻抗扫描方面：将实际并网装置的控制器接入实时仿真器，建立控制器在环实时仿真系统是目前较为成熟的实际装置特性仿真和测试手段，优势在于既能准确获取实际装置的特性，也避免了对保密的控制方式与参数的要求。并网逆变器的宽频带阻抗特性也可以采用控制器在环实时仿真进行扫描获取，该方式目前已成为新能源并网稳定性分析的有效手段。
上述理论建模和仿真扫描两种方式各有优势与不足。理论建模得到的阻抗解析表达式模型便于对装置动态特性的进行机理分析，以及直接指导控制和参数设计，但是解析建模的前提是已知装置控制的详细结构和参数。基于控制器在环仿真的阻抗扫描虽然避免了对详细控制结构和参数的需求，但是扫描得到的阻抗为由离散的数值构成的特性曲线，能有实现一般性的定性分析，难以满足对装置特性机理的分析需求。
发明内容
针对现有的并网逆变器的动态特性，特性复杂；并网逆变器的控制方式在理论上虽有典型方案，但实际装置采用的控制方式及参数具有“黑/灰箱化”问题，无法准确获取，并且基于控制器在环仿真的阻抗扫描，扫描得到的阻抗为由离散的数值构成的特性曲线，能有实现一般性的定性分析，难以满足对装置特性机理的分析需求的不足，本发明提供了一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统，包括：
获取电路元件参数组W；
基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；
基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数。
优选的，所述逆变器的阻抗/导纳模型如下式：
Figure 289730DEST_PATH_IMAGE001
Figure 534767DEST_PATH_IMAGE002
式中，s为复变量；W为电路元件参数组；O为稳态运行点参数组；C为控制参数组。
优选的，所述获取电路元件参数组W包括：
获取交流滤波电感，直流母线电容，得到电路元件参数组W。
优选的，所述基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O，包括：
所述稳态运行点参数组O，包括：
Figure 894597DEST_PATH_IMAGE003
，V 1 和θ v 为逆变器端口电压基波的幅值和 相角，I 1和θ i 为逆变器输出电流的幅值和相角，P s 和Q s 为逆变器输出的有功和无功功率，V dc 为直流母线的电压，ω 1为基波角频率。
优选的，所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列的确定包括：
向所述并网逆变器的多组稳态运行点依次注入预设频率的扰动信号通过控制硬件在环进行仿真，采集逆变器端口电压电流信号，并通过傅里叶分析提取出电压与电流信号的扰动频率分量；
计算所述电压与电流的比值得到被测的所述稳态运行点在对应仿真的所述扰动频率处的阻抗；
将所述阻抗写为实部和虚部两个阻抗数值序列。
优选的，所述控制参数组C包括：
C={K p,i , K i,i , K d , K p,pll , K i,pll , K p,dc , K i,dc }，K p,i 和K i,i 为电流控制的比例系数和积分系数，K d 为电流控制的解耦系数，K p,pll 和K i,pll 为锁相控制的比例系数和积分系数，K p,dc 和K i,dc 为直流母线电压控制的比例系数和积分系数。
优选的，所述基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数，包括：
基于逆变器的开关频率，分别确定电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围；
基于所述逆变器的电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围、并网点电压额定值、基波角频率、电流角频率、直流母线电压角频率和锁相控制角频率，来计算分频段的电流、直流母线电压、锁相控制的控制参数拟合初始值；在满足电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围情况下，由电流控制的传递函数、直流母线电压控制的传递函数、锁相控制的传递函数进行PI控制，基于所述控制参数拟合初始值作为固定值以及所述阻抗数值序列的实部和虚部，采用优化算法对各组稳态运行点的宽频带阻抗进行从高频到低频的三个频段拟合得到对应的拟合控制参数组；
基于所述对应的拟合控制参数组作为固定值，迭代求取三个频段的拟合控制参数组，并重复迭代得到满足收敛条件的拟合控制参数组，从而得到所有带宽组合的拟合控制参数组；
计算所有带宽组合的拟合控制参数组的宽频带阻抗与控制硬件在环仿真扫描得到所述扰动频率处的阻抗的拟合误差，并将所述拟合误差最小的参数组作为稳态运行点下的参数拟合结果；
对所述所有稳态运行点的参数拟合结果求平均值，得到关于电流控制的比例系数和积分系数、电流控制的解耦系数、锁相控制的比例系数和积分系数、直流母线电压控制的比例系数和积分系数的最终拟合的控制参数组。
优选的，在所述基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数之前还包括：
分别根据所述电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围，确定电流控制回路设计带宽序列、直流母线电压设计带宽和锁相控制设计带宽序列；
将每一层的所述电流控制回路设计带宽序列、直流母线电压设计带宽序列和锁相控制设计带宽序列的三个序列，分为一个带宽组合，并基于这一层的序列计算所述带宽组合的三个频率分段的范围；
其中，电流的控制参数拟合初始值，包括：电流控制比例系数、电流控制积分系数和电流控制解耦系数；
直流母线电压的控制参数拟合初始值，包括：直流母线电压控制的比例系数和积分系数；
锁相控制参数拟合初始值，包括：锁相控制的比例系数和积分系数。
优选的，所述采用优化算法对各组稳态运行点的宽频带阻抗进行从高频到低频的三个频段拟合得到对应的拟合控制参数组，包括：
通过优化算法，将直流母线电压和电流的控制参数拟合初始值作为固定值，基于所述阻抗数值序列的实部和虚部来计算关于第二频段锁相控制比例系数和积分系数的目标结果；
通过优化算法，将电流控制参数拟合初始值作为固定值，基于所述阻抗数值序列的实部和虚部来计算关于第三频段直流母线电压比例系数和积分系数和锁相控制比例系数和积分系数的目标结果；
基于第二频率分段的锁相控制的目标结果和第三频率分段的锁相控制的目标结果拟合得到锁相控制参数中间值之后，得到关于所述电流控制参数、所述直流母线电压和所述锁相控制参数中间值的拟合控制参数组。
优选的，所述的方法，还包括：基于依次增大的幅值和相角，分别获得所述稳态运行点的宽频带阻抗的幅频曲线和相频曲线。
基于同一构思，本发明提供了一种并网逆变器的多回路控制参数辨识系统，包括：获取模块、参数确定模块和拟合模块；
所述获取模块，用于获取电路元件参数组W；
所述参数确定模块，用于基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；
所述拟合模块，用于基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法，包括：获取电路元件参数组W；基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数；采用了一种逐频段拟合的方式提高不同回路控制参数的拟合精度，考虑了不同稳态运行点对逆变器阻抗特性的影响，以及锁相控制和直流母线电压控制频段重合的影响，提高了参数拟合的适用性，有利于解决实际并网逆变器控制“黑/灰箱化”带来的准确建模难题。
2、本发明提供的一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统，获得的稳态运行点的宽频带阻抗的幅频曲线和相频曲线，满足了对装置特性机理的分析需求。
附图说明
图1为本发明提供的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的典型并网逆变器的电路与控制框图；
图3为本发明实施例提供的逆变器并网系统图；
图4为本发明实施例提供的等效小信号电路模型图；
图5为本发明实施例提供的逆变器并网系统小信号传递函数模型图；
图6为本发明实施例提供的基于控制硬件在环仿真的逆变器阻抗扫描图；
图7为本发明实施例提供的采用BODE图描述的逆变器阻抗幅频曲线图；
图8为本发明实施例提供的采用BODE图描述的逆变器阻抗相频曲线图；
图9为本发明实施例提供的基于宽频带阻抗的逆变器控制参数拟合流程图；
图10为本发明实施例提供的仿真扫描阻抗和拟合参数计算阻抗幅频对比图；
图11为本发明实施例提供的仿真扫描阻抗和拟合参数计算阻抗相频对比图；
图12为本发明提供的系统结构图。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例1：
本发明提供了一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法，采用了一种逐频段拟合的方式提高不同回路控制参数的拟合精度，考虑了不同稳态运行点对逆变器阻抗特性的影响，以及锁相控制和直流母线电压控制频段重合的影响，提高了参数拟合的适用性，有利于解决实际并网逆变器控制“黑/灰箱化”带来的准确建模难题，下面结合图1的方法流程图进行介绍，包括：
步骤1：获取电路元件参数组W；
步骤2：基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；
步骤3：基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数；
其中，步骤1：获取电路元件参数组W，具体包括：
（1）并网逆变器的典型控制方式
典型新能源并网逆变器的电路和控制结构如图2所示，主要包括直流母线电容、交流滤波电容等电路元件，以及直流母线电压控制、电流控制以及锁相控制等控制方式。
新能源发电侧等效为恒定的电流源Id，直流母线电压控制的功能是控制直流母线电压保持在额定值Vdc，并给出d轴电流控制的参考值idref。锁相控制的功能是跟踪电网电压，得到相角θPLL，用于三相静止坐标系与dq旋转坐标系的变换。电流控制的功能是控制并网逆变器输出的电流跟踪指令值idref和iqref。
H dc (s)为直流母线电压控制的传递函数，一般采用PI控制，
Figure 493069DEST_PATH_IMAGE004
（1）
其中，K p,dc 为直流母线电压控制的比例系数，K i,dc 为直流母线电压控制的积分系数。
H i (s)为电流控制的传递函数，一般采用PI控制，
Figure 635337DEST_PATH_IMAGE005
（2）
其中，K p,i 为电流控制的比例系数，K i,i 为电流控制的积分系数。
T θ (s)为锁相控制的传递函数，一般由PI控制和积分器构成，
Figure 536428DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，K p,pll 为锁相控制的比例系数，K i,pll 为锁相控制的积分系数。
需要指出的是，图2和式（1）-（3）提出的是目前应用于新能源发电的并网逆变器典型结构和控制，具有一般性，锁相控制、电流控制和直流母线电压控制为并网发电过程不可或缺的控制功能，对于实际装置，实现这些控制功能的控制方式或方法可能有所不同，比如电流控制可以采用基于静止坐标系的PR控制，传递函数如式（4）所示，但是不影响本专利对模型和控制形式的表达。
Figure 131358DEST_PATH_IMAGE007
（4）
其中，其中，K p,i 为电流控制的比例系数，K i,i 为电流控制的积分系数，ω 0为基波角频率。
同时，出于并网稳定性和电能质量的要求，逆变器不同控制回路的带宽设计遵循一定的指导原则。对于目前主流应用的MW级新能源并网逆变器，其电力电子开关频率一般在千Hz到数千Hz之间，电流控制带宽一般设计为开关频率的1/10到1/5，为百Hz到数百Hz，直流母线电压控制带宽一般设计为电流控制带宽的1/10到1/5，为数Hz到数十Hz，锁相控制带宽与直流母线控制带宽接近，一般为十几Hz到数十Hz。
（2）并网逆变器的阻抗模型
近年来，基于阻抗的逆变器并网系统建模与稳定性分析是学术界和工业界关注的热点。其基本思路是，将并网逆变器的动态特性描述为以小信号电压扰动和小信号电流响应为输入输出的频域传递函数模型，定义为装置的小信号频域阻抗（或导纳），
Figure 533520DEST_PATH_IMAGE008
（5）
Figure 779563DEST_PATH_IMAGE009
（6）
于是，如图3所示，逆变器并网系统可以建模为由装置阻抗和电网阻抗组成的等效 电路模型，如图4所示的。由等效电路模型，可以将系统的小信号模型描述为以电网阻抗与 装置阻抗之比Z g (s)/Z p (s)为开环增益的单输入单输出闭环系统，如图5所示。因此，系统的 稳定性可由经典控制理论中的奈奎斯特判据进行判定，
Figure 100823DEST_PATH_IMAGE010
为小信号电压，
Figure 933780DEST_PATH_IMAGE011
为小信号 电流。
并网逆变器的阻抗/导纳模型可以通过理论推导获取其解析表达式，目前众多研究者针对不同类型和控制方式的逆变器阻抗模型展开了深入研究。这里给出图2给出的典型并网逆变器的导纳模型解析表达式，
Figure 733109DEST_PATH_IMAGE012
其中，
Figure 459757DEST_PATH_IMAGE013
Figure 204115DEST_PATH_IMAGE014
Figure 773637DEST_PATH_IMAGE015
Figure 127389DEST_PATH_IMAGE016
Figure 98756DEST_PATH_IMAGE017
Figure 637185DEST_PATH_IMAGE018
Y a1 (s)，Y a0 (s)，Y 00 (s)，Y 01 (s)，Y dc (s)主要是为了将阻抗/导纳Y p (s)的表达式简化， 并无实际物理意义，
Figure 943270DEST_PATH_IMAGE019
为锁相环控制的闭环传递函数，ω 1为基波角频率。V1逆变器端口 电压相量，
Figure 349981DEST_PATH_IMAGE020
，I1为逆变器输出电流相量，
Figure 926587DEST_PATH_IMAGE021
，P s 为逆变器输出的有功功 率，Q s 为逆变器输出的无功功率，V1、I1、P s 和Q s 表示了逆变器运行的稳态工作点。L为逆变器 的滤波电感，C dc 为逆变器的直流母线电容，V dc 为直流母线的额定电压，也是稳态运行点下 的直流母线电压，K d 为电流控制的解耦系数，一般等于ω 1L。
如图5可以看出，逆变器的阻抗模型是一个复杂的传递函数模型，其参数包括逆变器的电路元件参数和多回路控制参数。阻抗模型表征了逆变器在不同频率下小信号电压扰动和电流响应（或电流扰动和电压响应）之间的关系，是逆变器动态特性在频域上的描述。以频率带宽为基础的控制设计原则，使得逆变器不同带宽的控制回路及参数将对应影响不同频率范围的阻抗特性，这为本专利的参数拟合确定提供了理论基础。
（3）基于控制硬件在环仿真的阻抗扫描
针对并网逆变器的控制结构与参数不透明的问题，需要对其进行控制在环仿真扫描以获取其阻抗信息。控制在环扫描的主要方法是基于有源扰动注入的阻抗测量技术，如图6所示，为基于Opal-RT FPGA实时仿真器的控制器在环实时仿真方案。阻抗测量的基本步骤是：向新能源并网逆变器依次注入特定频率的扰动信号，采集逆变器端口电压电流信号，通过傅里叶分析提取出电压与电流信号的扰动频率分量，两者的比值即为被测逆变器在该频率处的阻抗。拟合阻抗是辨识参数带入数学模型计算得来的，仿真阻抗和拟合阻抗一致的话说明辨识参数是准确的。图中OpWritdFile26为上位机的数据记录部分，ContisuousRecording为连续记录，RT running表示被测对象电路的实时仿真是在FPGA里面的，CPU提供了电网电压信号。
为了较为完整的获取逆变器的特性，通常逐频率扫描逆变器在宽频带范围内的阻抗特性，例如，从1Hz到1000Hz，逐频率扫描并计算逆变器在1Hz到1000Hz的阻抗值序列。图7所示为某实际1.5MW直驱风电并网逆变器的阻抗扫描结果，采用BODE图的描述方式，分别为幅频曲线和如图8所示的相频曲线。可以看出，并网逆变器的阻抗特性随频率变化特征复杂，在不同频段下的幅值和相角特性相差很大，Degree度，Phase相位，Magnitude大小，dB分贝。
逆变器的阻抗/导纳模型可表示为一个以电路元件参数、稳态运行点参数和控制 参数为参数，随频率变化的函数模型，
Figure 901496DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 180030DEST_PATH_IMAGE023
。
其中，s=j2πf p ，s为复变量，s=j2πf p ，s只有数学上的意义。f p 为频率变量，W为电路元件参数组，O为稳态运行点参数组，C为控制参数组。对于图2所示的典型逆变器，
W={L,C dc }，L为交流滤波电感，C dc 为直流母线电容；
Figure 388769DEST_PATH_IMAGE024
，V 1 和θ v 为逆变器端口电压基波的幅值和相角，I 1和θ i 为逆变器输出电流的幅值和相角，P s 和Q s 为逆变器输出的有功和无功功率，V dc 为直流 母线的电压，ω 1为基波角频率；
C={K p,i , K i,i , K d , K p,pll , K i,pll , K p,dc , K i,dc }，K p,i 和K i,i 为电流控制的比例系数和积分系数，K d 为电流控制的解耦系数，K p,pll 和K i,pll 为锁相控制的比例系数和积分系数，K p,dc 和K i,dc 为直流母线电压控制的比例系数和积分系数。
同时，阻抗/导纳模型可展开为实部、虚部单独的函数形式，
Figure 69149DEST_PATH_IMAGE025
（1）
Figure 480538DEST_PATH_IMAGE026
（2）
对于实际的并网逆变器，其电路元件参数
Figure 997102DEST_PATH_IMAGE027
一般是公开的，在装置铭牌标注，在 本专利中假设为已知参数。稳态运行点参数O为模型的输入参数，即通过设定并网逆变器运 行在不同的工作点，获得不同运行点下逆变器的阻抗特性。下面，详述本发明基于宽频带阻 抗的并网逆变器多回路控制参数确定方法步骤，如图9的基于宽频带阻抗的逆变器控制参 数拟合流程图所示。
步骤2：基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列，具体包括：
确定N 0 组并网逆变器的稳态运行点参数，
Figure 480036DEST_PATH_IMAGE028
（3）
Figure 529769DEST_PATH_IMAGE029
的选取要求覆盖并网逆变器的常规运行工况范围，一般取10-20组，考虑一般并 网逆变器的并网运行情况，V dc 固定为逆变器直流母线电压的额定值，ω 1固定为额定角频 率，端口电压基波的幅值V 1取值范围为[0.95 pu, 1.05 pu]，相角θv取值范围为[-180°, 180°]，有功功率P s 取值范围为 (0.0 pu, 1.0 pu]，无功功率Q s 取值范围为[-0.3 pu, 0.3 pu]，端口电压、有功功率和无功功率参数确定后，输出电流幅值I 1和相角θ i 可计算得出。
这几个参数在第9页稳态运行点参数组O的定义中定义，这些参数表征了并网逆变器的稳态运行点，即，逆变器端口电压幅值是V 1，角频率是ω 1，相角是θv，逆变器输出的有功功率是P s ，无功功率是Q s ，输出电流幅值是I 1，相角是θ i ，直流母线电压是V dc 。
基于控制硬件在环仿真或实际测量的方式获取逆变器在上述N 0 组稳态运行点下的阻抗数值序列，
Figure 971115DEST_PATH_IMAGE030
（4）
仿真扫描或实际测量的频率范围可根据需求设置为[f min, f max]，对于新能源发电常用的逆变器，一般可设置为[1Hz, 1000Hz]。Zi即为逆变器在稳态运行点Oi时的阻抗数值序列，
Zi=[ Zi,fmin,…, Zi,fmax]，i = 1,2,…,N O （5）
Zi, fi 即为逆变器在稳态运行点Oi下，扰动频率为f i 时的阻抗值，
Zi, f i =Re Zi,f i+jImZi,f i ，f i = f min,…, f max （6）
于是，阻抗数值序列Zi可以分别写为实部和虚部两个数值序列，
这里不是求阻抗数值，而是把复数形式的阻抗值写成实部和虚部分开的序列。这一步不是为了下面估算设计带宽，而是为了拟合时，实部和虚部分别拟合。
Zi =Re Zi +j ImZi，i = 1,2,…,N O （7）
Re Zi= [ Re Zi,fmin,…, Re Zi,fmax] （8）
ImZi= [ImZi,f min,…, ImZi,fmax] （9）
根据实际逆变器的开关频率
Figure 99608DEST_PATH_IMAGE031
，该参数一般为公开参数，估算并网逆变器多 回路控制的设计带宽范围，
电流控制设计带宽范围：
Figure 402544DEST_PATH_IMAGE032
（10）
Figure 526358DEST_PATH_IMAGE033
为电流控制设计带宽，
Figure 390802DEST_PATH_IMAGE034
为电流控制设计带宽的最小值，
Figure 131225DEST_PATH_IMAGE035
为电流控 制设计带宽的最大值，对于一般逆变器的工程设计，电流控制设计带宽
Figure 972273DEST_PATH_IMAGE033
一般取开关频率
Figure 357118DEST_PATH_IMAGE031
的1/10，本发明在这里取开关频率的1/15~1/8的范围是为考虑可能存在的设计偏差，本 发明重点保护的点是采用这种带宽范围的设置来避免设计偏差对参数辨识带来的影响，提 高参数辨识的准确性，具体1/15~1/8的范围可根据情况或经验设定。
直流母线电压控制设计带宽范围：
Figure 874687DEST_PATH_IMAGE036
（11）
Figure 351674DEST_PATH_IMAGE037
为直流母线电压控制设计带宽，
Figure 245680DEST_PATH_IMAGE038
为直流母线电压控制设计带宽的最小 值，
Figure 360398DEST_PATH_IMAGE039
为直流母线电压控制设计带宽的最大值，对于一般逆变器的工程设计，直流母线 电压控制设计带宽
Figure 924235DEST_PATH_IMAGE037
一般取电流控制带宽
Figure 639250DEST_PATH_IMAGE033
的1/10，本发明在这里1/15~1/8的范围是为 考虑可能存在的设计偏差，本发明重点保护的点是采用这种带宽范围的设置来避免设计偏 差对参数辨识带来的影响，提高参数辨识的准确性，具体1/15~1/8的范围可根据情况或经 验设定。
锁相控制设计带宽范围：
Figure 589144DEST_PATH_IMAGE040
（12）
Figure 807636DEST_PATH_IMAGE041
为锁相控制设计带宽，
Figure 807953DEST_PATH_IMAGE042
为锁相控制设计带宽的最小值，
Figure 229838DEST_PATH_IMAGE043
为锁相控 制设计带宽的最大值，对于一般逆变器的工程设计，锁相控制设计带宽f pll 一般取电流控制 带宽
Figure 731227DEST_PATH_IMAGE033
的1/10，本发明在这里1/15~1/5的范围是为考虑可能存在的设计偏差，本发明重点 保护的点是采用这种带宽范围的设置来避免设计偏差对参数辨识带来的影响，提高参数辨 识的准确性，具体1/15~1/5的范围可根据情况或经验设定。
确定待拟合控制参数组的初值C 0，
Figure 53493DEST_PATH_IMAGE044
（13）
Figure 83766DEST_PATH_IMAGE045
（14）
Figure 258526DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure 298026DEST_PATH_IMAGE047
，
Figure 477728DEST_PATH_IMAGE048
，为电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的带宽频率初值，
Figure 678903DEST_PATH_IMAGE049
，
Figure 75380DEST_PATH_IMAGE050
，
Figure 528358DEST_PATH_IMAGE051
为电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的带宽角频率初值，求解上述变量的 目的是下面计算控制参数的优化初值。
Figure 575948DEST_PATH_IMAGE052
（15）
Figure 462871DEST_PATH_IMAGE053
（16）
Figure 127070DEST_PATH_IMAGE054
（17）
其中，
Figure 993526DEST_PATH_IMAGE055
，
Figure 36569DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 845125DEST_PATH_IMAGE057
分别为电流控制的积分系数初值，比例系数初值，和解耦系数 初值，
Figure 705940DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 890934DEST_PATH_IMAGE059
分别为直流母线电压控制的积分系数初值，比例系数初值，
Figure 788483DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure 518673DEST_PATH_IMAGE061
分 别为锁相控制的积分系数初值，比例系数初值；V dc 为直流母线的电压ω 1为基波角频率，V 1m 为并网点电压额定值，由此得到控制参数拟合的初始值：
Figure 626306DEST_PATH_IMAGE062
（18）
根据不同控制回路的设计带宽范围，确定不同控制回路设计带宽序列，
Figure 598679DEST_PATH_IMAGE063
（19）
其中，
Figure 475368DEST_PATH_IMAGE064
，i=1,2,…,N cc （20）
Figure 766672DEST_PATH_IMAGE065
（21）
其中，
Figure 112334DEST_PATH_IMAGE066
，i=1,2,…,N dc （22）
Figure 373551DEST_PATH_IMAGE067
（23）
其中，
Figure 356944DEST_PATH_IMAGE068
，i=1,2,…,N pll （24）
N cc ，N dc ，N pll 物理量是“个”，代表控制带宽序列中元素的个数。取值范围为3~5。从式（19）、（21）、（23）三组序列中抽取N fb 组设计。
假设对于电流控制，
Figure 943783DEST_PATH_IMAGE034
为100Hz，
Figure 901375DEST_PATH_IMAGE035
为200Hz，若N cc 为5，则带宽序列
Figure 717015DEST_PATH_IMAGE033
为 100，125，150，175，200；
带宽组合，
Figure 568296DEST_PATH_IMAGE069
（25）
N f b 的取值范围10~20。
步骤3：基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数，具体包括：
基于稳态运行点Oi下的阻抗数值序列Z1进行控制参数拟合，分以下子步骤：
获取第1组设计带宽组合，
Figure 575304DEST_PATH_IMAGE070
，确定不同回路控制分频段拟合的频 率范围，以下步骤统一标识，
Figure 754613DEST_PATH_IMAGE033
指代
Figure 623212DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 345311DEST_PATH_IMAGE037
指代
Figure 8374DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure 940558DEST_PATH_IMAGE041
指代
Figure 333886DEST_PATH_IMAGE073
，频率分段I为
Figure 425339DEST_PATH_IMAGE074
， 其中：
Figure 10035DEST_PATH_IMAGE075
（26）
频率分段II为
Figure 288570DEST_PATH_IMAGE076
，其中：
Figure 374338DEST_PATH_IMAGE077
（27）
频率分段III为
Figure 569565DEST_PATH_IMAGE078
，其中：
Figure 840009DEST_PATH_IMAGE079
（28）
Figure 90993DEST_PATH_IMAGE080
（29）
对于频率分段I，由于直流母线电压控制和锁相控制对该频段阻抗特性影响较小， 因此将直流母线电压控制和锁相控制参数作为已知参数，设置为
Figure 714872DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 515338DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 943302DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 196428DEST_PATH_IMAGE060
固 定值，电流控制参数
Figure 623999DEST_PATH_IMAGE081
作为优化拟合参数，拟合初值设置为
Figure 29703DEST_PATH_IMAGE082
优化算法 的目标函数为，
Figure 641950DEST_PATH_IMAGE083
（30）
Figure 631641DEST_PATH_IMAGE084
（31）
目标函数的目标不是
Figure 456377DEST_PATH_IMAGE081
这三个参数最小，而是以这三个参数为电流控制 参数的函数W I 的值最小。
Figure 841222DEST_PATH_IMAGE085
是优化算法执行时设置的
Figure 375103DEST_PATH_IMAGE081
这三个参数的初 值。
设拟合得到的电流控制参数结果为
Figure 602822DEST_PATH_IMAGE086
为电流控制的第一段的比例系数，
Figure 573245DEST_PATH_IMAGE087
为电 流控制的第一段的积分系数，
Figure 812596DEST_PATH_IMAGE088
为电流控制第一段的解耦系数。
对于频率分段II，将直流母线电压控制和电流控制作为已知参数，设置为
Figure 766646DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 232393DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 664511DEST_PATH_IMAGE086
，
Figure 23949DEST_PATH_IMAGE087
，
Figure 398167DEST_PATH_IMAGE088
固定值，锁相控制参数
Figure 69320DEST_PATH_IMAGE089
,
Figure 321441DEST_PATH_IMAGE090
,作为优化拟合参数，拟合初值设置为
Figure 660018DEST_PATH_IMAGE061
，
Figure 942488DEST_PATH_IMAGE060
，其中，优化算法包括：粒子群优化算法、遗传算法等多种算法。优化算法的目标 函数为，
Figure 241883DEST_PATH_IMAGE091
（32）
Figure 15804DEST_PATH_IMAGE092
（33）
设拟合得到的锁相控制参数结果为
Figure 225199DEST_PATH_IMAGE093
，
Figure 691953DEST_PATH_IMAGE094
。
对于频率分段III，将电流控制作为已知参数，设置为
Figure 586965DEST_PATH_IMAGE095
固定值，锁相控 制和直流母线电压控制作为优化拟合参数，拟合初值设置为，
Figure 39943DEST_PATH_IMAGE093
，
Figure 353113DEST_PATH_IMAGE094
，
Figure 741500DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 140120DEST_PATH_IMAGE096
优化 算法的目标函数为，
Figure 396789DEST_PATH_IMAGE097
（34）
Figure 816663DEST_PATH_IMAGE098
Figure 359640DEST_PATH_IMAGE099
（35）
设拟合得到的锁相控制和直流母线电压控制参数结果为
Figure 996288DEST_PATH_IMAGE100
，
Figure 915703DEST_PATH_IMAGE101
，
Figure 813252DEST_PATH_IMAGE102
，
Figure 41977DEST_PATH_IMAGE103
。
计算II段和III两段拟合得到的锁相控制参数中间值，
Figure 415189DEST_PATH_IMAGE104
（36）
Figure 889027DEST_PATH_IMAGE105
（37）
由此，得到的拟合控制参数组，
Figure 641082DEST_PATH_IMAGE106
（39）
将得到的拟合参数组作为初值，重复迭代 N PSO 次，直到满足收敛条件，
Figure 791441DEST_PATH_IMAGE107
（40）
其中，X指本次迭代得到的参数组C控制参数组中所有参数，X last 为上次迭代得到的参数组C中所有参数，ε=0.01。
ε是收敛的系数，式（40）表示本次迭代得到的X与上次迭代得到的X last 之间的差值小于X last 的ε倍时，即满足了收敛的条件。
由此，得到了第1组设计带宽组合
Figure 372988DEST_PATH_IMAGE070
下拟合得到的参数组，
Figure 634205DEST_PATH_IMAGE108
（41）
针对第i=2,3,…,N fb 组带宽设计组合，重复进行，共得到N fb 组拟合参数组
Figure 381713DEST_PATH_IMAGE109
。
针对得到的拟合参数组
Figure 968552DEST_PATH_IMAGE110
，i=2,3,…,N fb ，分别计算全频段的拟合误差，
Figure 660564DEST_PATH_IMAGE111
（42）
获取全频段误差最小的参数组，作为稳态运行点Oi下的参数拟合结果
Figure 240319DEST_PATH_IMAGE112
。
对稳态运行点O2,O3,…,ON0阻抗数值序列Z2,Z3,…,Z N0重复进行参数拟合，得到拟合参数组，C2,C3,…, C N0，对控制参数组内每个控制参数进行平均值计算，得到的参数组最终拟合结果，
Figure 91600DEST_PATH_IMAGE113
（43）
本专利的核心是：（1）基于宽频带阻抗辨识并网逆变器控制参数的创新思路；（2）根据并网逆变器多回路控制设计带宽进行分频段辨识；（3）考虑了控制带宽影响范围的叠加效果，从高频段到低频段逐段拟合；（4）采用优化算法进行拟合。
以某1.5MW直驱风电机组并网逆变器为例，介绍本发明的实施过程与结果。该并网逆变器额定参数与电路元件参数如表1所示。该逆变器控制采用图2所示的典型控制方式，控制参数未知。
表1 某1.5MW直驱风电机组并网逆变器额定参数与电路元件参数
Figure 334494DEST_PATH_IMAGE114
经过参数拟合，得到的并网逆变器参数如表2所示。
表2 拟合得到的控制参数值
Figure 779382DEST_PATH_IMAGE115
图10的仿真扫描阻抗和拟合参数计算阻抗幅频对比图和图11的仿真扫描阻抗和拟合参数计算阻抗相频对比图，给出了在额定功率运行点下，逆变器控制硬件在环扫描阻抗与采用表2所示拟合参数计算得到的理论阻抗曲线，可以看出，采用拟合参数计算得到的理论阻抗曲线与实际装置仿真扫描阻抗曲线基本一致，说明拟合参数下逆变器的动态特性与实际控制器下逆变器的动态特性基本一致。
实施例2：
基于同一构思，本发明提供了一种并网逆变器的多回路控制参数辨识系统，结合图12的系统结构图进行介绍，包括：获取模块、参数确定模块和拟合模块；
所述获取模块，用于获取电路元件参数组W；
所述参数确定模块，用于基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；
所述拟合模块，用于基于逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组进行控制参数拟合得到控制组参数。
所述获取模块，包括：电参数获取子模块；
所述电参数获取子模块，用于获取交流滤波电感，直流母线电容，得到电路元件参数组W。
所述参数确定模块，包括：运行点参数确定子模块、阻抗序列确定子模块和控制参数确定子模块；
所述运行点参数确定子模块，用于基于逆变器端口电压基波的幅值和相角、逆变器输出电流的幅值和相角、逆变器输出的有功和无功功率、直流母线的电压以及基波角频率确定稳态运行点参数组；
所述阻抗序列确定子模块，用于在预设频率进行仿真并通过傅里叶分析计算阻抗；
所述控制参数确定子模块，用于基于电流控制的比例系数和积分系数、电流控制的解耦系数、锁相控制的比例系数和积分系数、直流母线电压控制的比例系数和积分系数确定控制参数组。
所述阻抗序列确定子模块，包括：频率分量单元、阻抗单元和实虚部阻抗单元；
所述频率分量单元，用于向所述并网逆变器的多组稳态运行点依次注入预设频率的扰动信号通过控制硬件在环进行仿真，采集逆变器端口电压电流信号，并通过傅里叶分析提取出电压与电流信号的扰动频率分量；
所述阻抗单元，用于计算所述电压与电流的比值得到被测的所述稳态运行点在对应仿真的所述扰动频率处的阻抗；
所述实虚部阻抗单元，用于将所述阻抗写为实部和虚部两个阻抗数值序列。
所述拟合模块，包括：带宽范围确定子模块、拟合参数组子模块、迭代拟合子模块、拟合误差子模块和拟合结果子模块；
所述带宽范围确定子模块，用于基于逆变器的开关频率，分别确定电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围；
所述拟合参数组子模块，用于基于所述逆变器的电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围、并网点电压额定值、基波角频率、电流角频率、直流母线电压角频率和锁相控制角频率，来计算分频段的电流、直流母线电压、锁相控制的控制参数拟合初始值；在满足电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围情况下，由电流控制的传递函数、直流母线电压控制的传递函数、锁相控制的传递函数进行PI控制，基于所述控制参数拟合初始值作为固定值以及所述阻抗数值序列的实部和虚部，采用优化算法对各组稳态运行点的宽频带阻抗进行从高频到低频的三个频段拟合得到对应的拟合控制参数组；
所述迭代拟合子模块，用于基于所述对应的拟合控制参数组作为固定值，迭代求取三个频段的拟合控制参数组，并重复迭代得到满足收敛条件的拟合控制参数组，从而得到所有带宽组合的拟合控制参数组；
所述拟合误差子模块，用于计算所述所有带宽组合的拟合控制参数组的宽频带阻抗与控制硬件在环仿真扫描得到所述扰动频率处的阻抗的拟合误差，并将所述拟合误差最小的参数组作为稳态运行点下的参数拟合结果；
所述拟合结果子模块，用于对所述所有稳态运行点的参数拟合结果求平均值，得到关于电流控制的比例系数和积分系数、电流控制的解耦系数、锁相控制的比例系数和积分系数、直流母线电压控制的比例系数和积分系数的最终拟合的控制参数组。
所述的系统还包括：带宽序列确定模块和频率分段范围确定模块；
所述带宽序列确定模块，用于分别根据所述电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围，确定电流控制回路设计带宽序列、直流母线电压设计带宽和锁相控制设计带宽序列；
所述频率分段范围确定模块，用于将每一层的所述电流控制回路设计带宽序列、直流母线电压设计带宽序列和锁相控制设计带宽序列的三个序列，分为一个带宽组合，并基于这一层的序列计算所述带宽组合的三个频率分段的范围；
其中，电流的控制参数拟合初始值，包括：电流控制比例系数、电流控制积分系数和电流控制解耦系数；
直流母线电压的控制参数拟合初始值，包括：直流母线电压控制的比例系数和积分系数；
锁相控制参数拟合初始值，包括：锁相控制的比例系数和积分系数。
所述拟合参数组子模块，包括：二频段结果单元和三频段结果单元和中间值获取单元；
所述二频段结果单元，用于通过优化算法，将直流母线电压和电流的控制参数拟合初始值作为固定值，基于所述阻抗数值序列的实部和虚部来计算关于第二频段锁相控制比例系数和积分系数的目标结果；
所述三频段结果单元，用于通过优化算法将电流控制控制参数拟合初始值作为固定值，基于所述阻抗数值序列的实部和虚部来计算关于第三频段直流母线电压比例系数和积分系数和锁相控制比例系数和积分系数的目标结果；
所述中间值获取单元，基于第二频率分段的锁相控制的目标结果和第三频率分段的锁相控制的目标结果拟合得到锁相控制参数中间值之后，得到关于所述电流控制参数、所述直流母线电压和所述锁相控制参数中间值的拟合控制参数组。
所述的系统，还包括：曲线获取模块；
所述曲线获取模块，用于基于依次增大的幅值和相角，分别获得所述稳态运行点的宽频带阻抗的幅频曲线和相频曲线。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法，其特征在于，包括：
获取电路元件参数组W；
基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；
基于并网逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组W进行控制参数拟合得到控制组参数；
所述并网逆变器的阻抗/导纳模型解析表达式：
Figure 696294DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 943736DEST_PATH_IMAGE002
Figure 14460DEST_PATH_IMAGE003
Figure 5550DEST_PATH_IMAGE004
Figure 845330DEST_PATH_IMAGE005
Figure 263673DEST_PATH_IMAGE006
Figure 556114DEST_PATH_IMAGE007
其中， H i (s)为电流控制的传递函数；θ v 为并网逆变器端口电压基波的相角，θ i 为并网逆变器输出电流的相角；
Figure 849430DEST_PATH_IMAGE008
为锁相环控制的闭环传递函数，ω 1为基波角频率；V1并网逆变器端口电压相量，
Figure 481400DEST_PATH_IMAGE009
，I1为并网逆变器输出电流相量，
Figure 70644DEST_PATH_IMAGE010
，P s 为并网逆变器输出的有功功率，Q s 为并网逆变器输出的无功功率，V1、I1、P s 和Q s 表示了并网逆变器运行的稳态工作点；L为并网逆变器的滤波电感，C dc 为并网逆变器的直流母线电容，V dc 为直流母线的额定电压，也是稳态运行点下的直流母线电压，K d 为电流控制的解耦系数，等于ω 1L；
所述基于并网逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组W进行控制参数拟合得到控制组参数，包括：
基于并网逆变器的开关频率，分别确定电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围；
基于所述并网逆变器的电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围、并网点电压额定值、基波角频率、电流角频率、直流母线电压角频率和锁相控制角频率，来计算分频段的电流、直流母线电压、锁相控制的控制参数拟合初始值；在满足电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围情况下，由电流控制的传递函数、直流母线电压控制的传递函数、锁相控制的传递函数进行PI控制，基于所述控制参数拟合初始值作为固定值以及所述阻抗数值序列的实部和虚部，采用优化算法对各组稳态运行点的宽频带阻抗进行从高频到低频的三个频段拟合得到对应的拟合控制参数组；
基于所述对应的拟合控制参数组作为固定值，迭代求取三个频段的拟合控制参数组，并重复迭代得到满足收敛条件的拟合控制参数组，从而得到所有带宽组合的拟合控制参数组；
计算所述所有带宽组合的拟合控制参数组的宽频带阻抗与控制硬件在环仿真扫描得到扰动频率处的阻抗的拟合误差，并将所述拟合误差最小的参数组作为稳态运行点下的参数拟合结果；
对所有稳态运行点的参数拟合结果求平均值，得到关于电流控制的比例系数和积分系数、电流控制的解耦系数、锁相控制的比例系数和积分系数、直流母线电压控制的比例系数和积分系数的最终拟合的控制参数组。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述并网逆变器的阻抗/导纳模型如下式：
Figure 115960DEST_PATH_IMAGE011
Figure 448853DEST_PATH_IMAGE012
式中，s为复变量；W为电路元件参数组；O为稳态运行点参数组；C为控制参数组。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取电路元件参数组W包括：
获取交流滤波电感，直流母线电容，得到电路元件参数组W。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O，包括：
所述稳态运行点参数组O，包括：
Figure 997646DEST_PATH_IMAGE013
， V 1 和θ v 为并网逆变器端口电压基波的幅值和相角，I 1和θ i 为并网逆变器输出电流的幅值和相角，P s 和Q s 为并网逆变器输出的有功和无功功率，V dc 为直流母线的电压，ω 1为基波角频率。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列的确定包括：
向所述并网逆变器的多组稳态运行点依次注入预设频率的扰动信号通过控制硬件在环进行仿真，采集并网逆变器端口电压电流信号，并通过傅里叶分析提取出电压与电流信号的扰动频率分量；
计算所述电压与电流的比值得到被测的所述稳态运行点在对应仿真的所述扰动频率处的阻抗；
将所述阻抗写为实部和虚部两个阻抗数值序列。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制参数组C包括：
C={K p,i , K i,i , K d , K p,pll , K i,pll , K p,dc , K i,dc }，K p,i 和 K i,i 为电流控制的比例系数和积分系数，K d 为电流控制的解耦系数，K p,pll 和K i,pll 为锁相控制的比例系数和积分系数，K p,dc 和K i,dc 为直流母线电压控制的比例系数和积分系数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于并网逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组W进行控制参数拟合得到控制组参数之前还包括：
分别根据所述电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围，确定电流控制回路设计带宽序列、直流母线电压设计带宽和锁相控制设计带宽序列；
将每一层的所述电流控制回路设计带宽序列、直流母线电压设计带宽序列和锁相控制设计带宽序列的三个序列，分为一个带宽组合，并基于这一层的序列计算所述带宽组合的三个频率分段的范围；
其中，电流控制参数拟合初始值，包括：电流控制比例系数、电流控制积分系数和电流控制解耦系数；
直流母线电压的控制参数拟合初始值，包括：直流母线电压控制的比例系数和积分系数；
锁相控制参数拟合初始值，包括：锁相控制的比例系数和积分系数。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用优化算法对各组稳态运行点的宽频带阻抗进行从高频到低频的三个频段拟合得到对应的拟合控制参数组，包括：
通过优化算法，将直流母线电压和电流控制参数拟合初始值作为固定值，基于所述阻抗数值序列的实部和虚部来计算关于第二频段锁相控制比例系数和积分系数的目标结果；
通过优化算法，将电流控制参数拟合初始值作为固定值，基于所述阻抗数值序列的实部和虚部来计算关于第三频段直流母线电压比例系数和积分系数和锁相控制比例系数和积分系数的目标结果；
基于第二频率分段的锁相控制的目标结果和第三频率分段的锁相控制的目标结果拟合得到锁相控制参数中间值之后，得到关于所述电流控制参数、所述直流母线电压和所述锁相控制参数中间值的拟合控制参数组。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：基于依次增大的幅值和相角，分别获得所述稳态运行点的宽频带阻抗的幅频曲线和相频曲线。
10.一种并网逆变器的多回路控制参数辨识系统，其特征在于，包括：获取模块、参数确定模块和拟合模块；
所述获取模块，用于获取电路元件参数组W；
所述参数确定模块，用于基于并网逆变器的常规运行工况范围，确定多组稳态运行点参数组O和所述多组稳态运行点下的阻抗数值序列；
所述拟合模块，用于基于并网逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组W进行控制参数拟合得到控制组参数；
所述并网逆变器的阻抗/导纳模型解析表达式：
Figure 521906DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 788939DEST_PATH_IMAGE002
Figure 925522DEST_PATH_IMAGE003
Figure 328822DEST_PATH_IMAGE004
Figure 525448DEST_PATH_IMAGE005
Figure 279777DEST_PATH_IMAGE006
Figure 954472DEST_PATH_IMAGE007
其中， H i (s)为电流控制的传递函数；θ v 为并网逆变器端口电压基波的相角，θ i 为并网逆变器输出电流的相角；
Figure 914076DEST_PATH_IMAGE008
为锁相环控制的闭环传递函数，ω 1为基波角频率；V1并网逆变器端口电压相量，
Figure 343920DEST_PATH_IMAGE009
，I1为并网逆变器输出电流相量，
Figure 257649DEST_PATH_IMAGE010
，P s 为并网逆变器输出的有功功率，Q s 为并网逆变器输出的无功功率，V1、I1、P s 和Q s 表示了并网逆变器运行的稳态工作点；L为并网逆变器的滤波电感，C dc 为并网逆变器的直流母线电容，V dc 为直流母线的额定电压，也是稳态运行点下的直流母线电压，K d 为电流控制的解耦系数，等于ω 1L；
所述基于并网逆变器的阻抗/导纳模型对每组稳态运行点下的参数组、阻抗数值序列以及电路元件参数组W进行控制参数拟合得到控制组参数，包括：
基于并网逆变器的开关频率，分别确定电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围；
基于所述并网逆变器的电流控制设计带宽范围、直流母线电压设计带宽范围、锁相控制设计带宽范围、并网点电压额定值、基波角频率、电流角频率、直流母线电压角频率和锁相控制角频率，来计算分频段的电流、直流母线电压、锁相控制的控制参数拟合初始值；在满足电流控制、直流母线电压控制和锁相控制的设计带宽范围情况下，由电流控制的传递函数、直流母线电压控制的传递函数、锁相控制的传递函数进行PI控制，基于所述控制参数拟合初始值作为固定值以及所述阻抗数值序列的实部和虚部，采用优化算法对各组稳态运行点的宽频带阻抗进行从高频到低频的三个频段拟合得到对应的拟合控制参数组；
基于所述对应的拟合控制参数组作为固定值，迭代求取三个频段的拟合控制参数组，并重复迭代得到满足收敛条件的拟合控制参数组，从而得到所有带宽组合的拟合控制参数组；
计算所述所有带宽组合的拟合控制参数组的宽频带阻抗与控制硬件在环仿真扫描得到扰动频率处的阻抗的拟合误差，并将所述拟合误差最小的参数组作为稳态运行点下的参数拟合结果；
对所有稳态运行点的参数拟合结果求平均值，得到关于电流控制的比例系数和积分系数、电流控制的解耦系数、锁相控制的比例系数和积分系数、直流母线电压控制的比例系数和积分系数的最终拟合的控制参数组。
CN202110085882.6A 2021-01-22 2021-01-22 一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统 Active CN112421683B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110085882.6A CN112421683B (zh) 2021-01-22 2021-01-22 一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110085882.6A CN112421683B (zh) 2021-01-22 2021-01-22 一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112421683A CN112421683A (zh) 2021-02-26
CN112421683B true CN112421683B (zh) 2021-06-25

Family

ID=74782858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110085882.6A Active CN112421683B (zh) 2021-01-22 2021-01-22 一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112421683B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865181B (zh) * 2021-03-02 2022-07-29 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 基于端口阻抗特性的光伏逆变器参数辨识方法及装置
CN113176445B (zh) * 2021-03-26 2022-06-14 南方电网科学研究院有限责任公司 电力设备次、超同步频段复阻抗特性的扫描方法及系统
CN113675883B (zh) * 2021-08-24 2024-02-23 华北电力大学（保定） 一种并网逆变器控制延时参数辨识的方法
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
CN114552652B (zh) * 2022-03-10 2024-03-26 合肥工业大学 基于参数敏感性因子的并网逆变器锁相环参数辨识方法
CN116699248B (zh) * 2023-08-01 2023-12-15 中国电力科学研究院有限公司 一种新能源发电单元的宽频带阻抗测量方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108964118A (zh) * 2018-06-19 2018-12-07 湖南大学 考虑锁相环的单相并网逆变器小信号阻抗建模方法
CN109617127A (zh) * 2019-01-17 2019-04-12 国网山东省电力公司莱芜供电公司 新型微网系统及其逆变器控制策略和小信号建模方法
CN112054552A (zh) * 2020-08-17 2020-12-08 中国电力科学研究院有限公司 一种光伏逆变器控制参数的辨识方法和装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6389752B2 (ja) * 2014-12-10 2018-09-12 株式会社日立製作所 回路シミュレーション装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108964118A (zh) * 2018-06-19 2018-12-07 湖南大学 考虑锁相环的单相并网逆变器小信号阻抗建模方法
CN109617127A (zh) * 2019-01-17 2019-04-12 国网山东省电力公司莱芜供电公司 新型微网系统及其逆变器控制策略和小信号建模方法
CN112054552A (zh) * 2020-08-17 2020-12-08 中国电力科学研究院有限公司 一种光伏逆变器控制参数的辨识方法和装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
并网逆变器小信号建模简化方法与应用;曾志杰等;《中国电机工程学报》;20201105;第40卷(第21期);7002-7011，S22 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112421683A (zh) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112421683B (zh) 一种并网逆变器的多回路控制参数辨识方法及系统
Chen et al. Impedance-phased dynamic control method for grid-connected inverters in a weak grid
CN108667048B (zh) 新能源并网系统振荡稳定性的频域判稳方法及装置
CN103472731B (zh) 一种微电网小信号稳定性分析并参数协调整定的方法
Gong et al. Impact analysis and mitigation of synchronization dynamics for DQ impedance measurement
CN110676874B (zh) 计及频率耦合效应的直驱式风机次同步振荡电气量分析方法
CN109921421B (zh) 双馈风电机组输出谐波电流模型建立方法
CN113991730A (zh) 并网逆变器电流源和电压源控制模式切换方法及系统
CN111884218B (zh) 一种双馈入vsc输电系统稳定性评估方法及系统
Samanes et al. Sub-synchronous resonance damping control strategy for DFIG wind turbines
Eslahi et al. Resiliency Enhancement and Power Quality Optimization of Converter Based Renewable Energy Micro Grids
Yang et al. A broadband active damping method for high-frequency resonance suppression in MMC-HVDC system
Guo et al. A Virtual-Flux State Observer-Based Inductance Identification Method for Model Predictive Control of Grid-Tied Inverters With a Finite Phase Angle Set-Based PLL
Lin et al. Input impedance characterization of a single-phase PFC in DQ frame
CN114243748B (zh) 基于线性矩阵不等式优化法的vsc并网稳定域构建方法
Chemidi et al. Performance improvement of shunt active power filter based on indirect control with a new robust phase-locked loop
Guo et al. Impedance modelling and stability analysis of modular multilevel converter with different types of grid‐forming control schemes
CN114254477B (zh) 一种计及仿真软件内部延时的柔直换流器宽频建模方法
Wu et al. An Enhanced Double Quasi-PR Controller for Grid-Side Inverter with Long Transmission Cable
Fuyin et al. Research on UPQC harmonic control strategy based on optimized QPIR controller of beetle antennae search algorithm in microgrid
Pourjafari et al. A new approach in sensor-less vector control of stand-alone doubly fed induction generator
CN106602894A (zh) 三相电压的相位跟踪方法及装置
CN117277412B (zh) 风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质
CN111769574B (zh) 基于能量耗散的直驱风场次/超频振荡抑制方法及装置
Temiz Grid impedance estimation based adaptive controller design for back-to-back wind turbine power converters for stable operation in distorted and weak grid

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant