CN114935692B - 一种变换器阻抗测量方法和装置 - Google Patents

一种变换器阻抗测量方法和装置 Download PDF

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CN114935692B CN202210874320.4A CN202210874320A CN114935692B CN 114935692 B CN114935692 B CN 114935692B CN 202210874320 A CN202210874320 A CN 202210874320A CN 114935692 B CN114935692 B CN 114935692B
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Abstract

本申请提供了一种变换器阻抗测量方法和装置，方法包括：按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。本申请会向交直流侧端口均注入电压扰动信息，从而能得到能够反映交流、直流及其耦合的动态特性的测量阻抗，且得到的测量阻抗更准确。

Description

一种变换器阻抗测量方法和装置
技术领域
本申请涉及仿真测量技术领域，特别是涉及一种变换器阻抗测量方法和装置。
背景技术
高比例可再生能源和高比例电力电子装备为特征的“双高”电力系统背景下，由变换器多带宽控制环节所导致的宽频振荡事件频发。为了分析其产生原因，当前学术界与工业界通常采用阻抗分析法，但是采用阻抗分析法的前提是电力电子变换器的阻抗模型准确。
目前，需要采用仿真测量方法来对变换器阻抗模型进行准确性核验。仿真测量方法主要针对单维阻抗或二维阻抗，通过在交流侧注入正序或负序扰动以获取相应的电压电流的输入输出关系，然后根据获取的电压电流的输入输出关系确定与变换器阻抗模型中阻抗的元素分布相同的变换器测量阻抗，以基于测量阻抗得到准确地变换器阻抗模型。
这种传统的仿真测量方法针对交流侧构网形式的变换器阻抗测量有比较好的测量准确度，但是随着电力电子化系统的发展，交直流混联逐渐成为变换器主要构网形式，而传统的仿真测量方法对交直流混联构网形式的变换器阻抗的测量准确度较低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种变换器阻抗测量方法和装置，用于解决上述技术问题，其技术方案如下：
一种变换器阻抗测量方法，包括：
按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，其中，待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口；
针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，其中，阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性。
可选的，按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，包括：
向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量和负序电压扰动分量；
向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量，其中，任一频率对应的正序电压扰动分量、负序电压扰动分量和单相电压扰动分量线性无关。
可选的，在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，包括：
在向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
在向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
在向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
可选的，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，包括：
将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号；
将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电流扰动时域信号。
可选的，根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，包括：
将待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号分别转换为频域信号；
从待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电压扰动频域数据，并从待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电流扰动频域数据；
根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
可选的，根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，包括：
根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗；
根据待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的元素分布相同的测量阻抗，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
可选的，根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗，包括：
根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电压扰动矩阵；
根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电流扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电流扰动矩阵；
根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动矩阵和交直流电流扰动矩阵，确定待测量频率集中每个频率处的测量阻抗，作为待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
可选的，阻抗模型的建立过程包括：
基于待测量变换器中每个端口的交直流电压变量、交直流电流变量以及阻抗矩阵，建立阻抗模型，其中，阻抗矩阵中的元素包括表征交流侧电压对交流侧电流的作用的元素、表征直流侧电压对直流侧电流的作用的元素、表征交流侧电压对直流侧电流的作用的元素和表征直流侧电压对交流侧电流的作用的元素。
一种变换器阻抗测量装置，包括：
扰动注入和测量模块，用于按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，其中，待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口；
电压电流汇总模块，用于针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
测量阻抗确定模块，用于根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，其中，阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性。
可选的，电压扰动注入模块，包括：
第一电压扰动注入子模块，用于向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量和负序电压扰动分量；
第二电压扰动注入子模块，用于向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量。
经由上述的技术方案可知，本申请提供的变换器阻抗测量方法，首先按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，针对测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，最后根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。本申请会向待测量变换器的交流侧端口和直流侧端口均注入电压扰动信息，基于交流侧端口和直流侧端口分别注入的电压扰动信息确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗，由于阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性，则测量阻抗也能反映交流、直流及其耦合的动态特性，使得确定的测量阻抗更准确。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的变换器阻抗测量方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的待测量变换器的主电路及控制结构示例图；
图3为本申请实施例提供的多端口阻抗幅值测量示意图；
图4为本申请实施例提供的多端口阻抗相位测量示意图；
图5为本申请实施例提供的变换器阻抗测量装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的变换器阻抗测量设备的硬件结构框图。
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做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。
鉴于现有技术存在的问题，本申请提供了一种变换器阻抗测量方法，该变换器阻抗测量方法可在仿真平台或控制器硬件在环平台应用，接下来通过下述实施例对本申请提供的变换器阻抗测量方法进行详细介绍。
请参阅图1，示出了本申请实施例提供的变换器阻抗测量方法的流程示意图，该变换器阻抗测量方法可以包括：
步骤 S101、按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
其中，待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口。
本实施例中，以图2所示的待测量变换器的主电路及控制结构示例图为例进行说明。图2中，所采用的的待测量变换器的主电路为LC型滤波器，控制部分包括锁相环、电流内环以及定直流电压和定无功功率外环。
图2中，
Figure 683072DEST_PATH_IMAGE001
表示VSC（三相电压源变换器）交流并网点处的三相电压，
Figure 60964DEST_PATH_IMAGE002
表示 VSC交流并网点处的三相电流，
Figure 864972DEST_PATH_IMAGE003
表示VSC变换器侧的三相交流电压，
Figure 265997DEST_PATH_IMAGE004
表示控制器 输出的三相调制电压，
Figure 813653DEST_PATH_IMAGE005
表示VSC直流侧电流，
Figure 46051DEST_PATH_IMAGE006
表示VSC直流侧电压，
Figure 722758DEST_PATH_IMAGE007
表示控制参考 系下的VSC并网点处的q轴电压，
Figure 407817DEST_PATH_IMAGE008
表示基频（50Hz）旋转角频率，即等于2*pi*50Hz，
Figure 24744DEST_PATH_IMAGE009
表 示锁相环输出的同步相角，q表示VSC并网点处的无功功率，
Figure 49331DEST_PATH_IMAGE010
表示无功功率的控制参考值，
Figure 460721DEST_PATH_IMAGE011
表示控制参考系下的电流内环q轴电流参考值，
Figure 633076DEST_PATH_IMAGE012
表示直流电压的控制参考值，
Figure 227262DEST_PATH_IMAGE013
表示 控制参考系下的电流内环d轴电流参考值，
Figure 168673DEST_PATH_IMAGE014
表示控制参考系下的电流内环d、q轴电流参 考值向量，
Figure 485385DEST_PATH_IMAGE015
表示控制参考系下的并网点处d、q轴电流向量，
Figure 879458DEST_PATH_IMAGE016
表示矢量控制中的交叉解 耦增益项，
Figure 838186DEST_PATH_IMAGE017
表示控制器延时的增益，
Figure 634104DEST_PATH_IMAGE018
表示直流电压的稳态值，
Figure 89094DEST_PATH_IMAGE019
表示控制参考 系下的控制器输出d、q轴调制比。
可选的，图2中的控制参数包括：无功控制环带宽（即功率环PI控制器的传递函数）
Figure 970462DEST_PATH_IMAGE020
为3 Hz，直流电压控制环带宽（即直流电压环PI控制器的传递函数）
Figure 467303DEST_PATH_IMAGE021
为6 Hz，锁相环带宽（即锁相环PI控制器的传递函数）
Figure 320989DEST_PATH_IMAGE022
为40 Hz，电流内环带宽（即电流内 环PI控制器的传递函数）
Figure 245083DEST_PATH_IMAGE023
为200 Hz；电气参数包括：交流侧滤波器电阻
Figure 613747DEST_PATH_IMAGE024
为1 mΩ， 交流侧滤波电感
Figure 648699DEST_PATH_IMAGE025
为66.5 mH，控制器延时
Figure 920674DEST_PATH_IMAGE026
为100 ms。
需要说明的是，上述图2所示的电路图以及控制参数、电气参数仅为示例，除此之外，本实施例还可以应用于其他类型或其他参数的待测量变换器。
如图2所示，主电路左侧的圆圈表示交流侧端口，主电路右侧的两个圆圈表示直流侧端口，在本步骤中，可以向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息。
这里，电压扰动信息包括扰动电压的幅值
Figure 218931DEST_PATH_IMAGE027
和扰动频率
Figure 74892DEST_PATH_IMAGE028
，其中，扰动频率
Figure 913535DEST_PATH_IMAGE028
为待测量频率集中的频率。
在本步骤中，注入电压扰动信息是指在主电路串联一个受控电压扰动源，其频率（即扰动频率）为待测频率集中的频率值，幅值一般选取额定电压的1%~5%，作为小扰动影响。
值得注意的是，本步骤注入电压扰动信息的顺序与交流侧端口、直流侧端口，以及待测量频率集无关，可以根据实际情况进行注入，例如，可以针对待测量频率集中的每个频率，先在交流侧端口注入该频率对应的电压扰动信息，然后再在直流侧端口注入该频率对应的电压扰动信息，或者先在直流侧端口注入该频率对应的电压扰动信息，然后再在交流侧端口注入该频率对应的电压扰动信息，或者先在交流侧端口注入每个频率对应的电压扰动信息，再在直流侧端口注入每个频率对应的电压扰动信息，或者先在直流侧端口注入每个频率对应的电压扰动信息，再在交流侧端口注入每个频率对应的电压扰动信息，等等。
在本步骤中，在每个端口注入每个频率对应的电压扰动信息后，均需要测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
这里，交直流电压扰动时域信号包括交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号；同理，交直流电流扰动时域信号包括交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。也即，在每个端口注入每个频率对应的电压扰动信息后，均可测量出上述三个电压扰动时域信号和三个电流扰动时域信号。
步骤 S102、针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
具体的，针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及向直流侧端口注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号共同作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号；由此可得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号。
针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口注入该频率对应的电流扰动信息后测量出的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号，以及向直流侧端口注入该频率对应的电流扰动信息后测量出的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号共同作为该频率对应的交直流电流扰动时域信号；由此可得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动时域信号。
步骤 S103、根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
其中，阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性。
在本实施例中，会预先建立包含待测量变换器中每个端口的电压电流关系的阻抗模型，这里的电压电流关系包括：交流侧d轴电压电流关系、交流侧q轴电压电流关系和直流侧电压电流关系。
可选的，阻抗模型的建立过程包括：基于待测量变换器中每个端口的交直流电压变量、交直流电流变量以及阻抗矩阵，建立阻抗模型，其中，阻抗矩阵中的元素包括表征交流侧电压对交流侧电流的作用的元素、表征直流侧电压对直流侧电流的作用的元素、表征交流侧电压对直流侧电流的作用的元素和表征直流侧电压对交流侧电流的作用的元素。
具体来说，建立的阻抗模型如下述公式（1）：
Figure 538551DEST_PATH_IMAGE029
公式（1）
式中，
Figure 7710DEST_PATH_IMAGE030
表示小信号的交流侧d轴电流，
Figure 583922DEST_PATH_IMAGE031
表示小信号的交流侧q轴电流，
Figure 491836DEST_PATH_IMAGE032
表示小信号的直流侧电流，
Figure 174621DEST_PATH_IMAGE033
表示小信号的交流侧d轴电压，
Figure 611418DEST_PATH_IMAGE034
表示小信号的交流侧q 轴电压，
Figure 176392DEST_PATH_IMAGE035
表示小信号的直流侧电压，
Figure 356838DEST_PATH_IMAGE036
表征交流侧d轴电压对交流侧d轴电流的作用，
Figure 956446DEST_PATH_IMAGE037
表征交流侧d轴电压对交流侧q轴电流的作用，
Figure 268872DEST_PATH_IMAGE038
表征交流侧d轴电压对直流侧电流 的作用，
Figure 321142DEST_PATH_IMAGE039
表征交流侧q轴电压对交流侧d轴电流的作用，
Figure 39699DEST_PATH_IMAGE040
表征交流侧q轴电压对交流侧 q轴电流的作用，
Figure 493814DEST_PATH_IMAGE041
表征交流侧q轴电压对直流侧电流的作用，
Figure 537994DEST_PATH_IMAGE042
表征直流侧电压对交 流侧d轴电流的作用，
Figure 77559DEST_PATH_IMAGE043
表征直流侧电压对交流侧q轴电流的作用，
Figure 599808DEST_PATH_IMAGE044
表征直流侧电压 对直流侧电流的作用（能够反映直流侧本身的动态特性）。
更具体的来说，上述公式（1）可由交流侧导纳模型的公式和直流侧导纳模型的公式合并改写为矩阵形式得到。
其中，考虑直流动态的交流侧导纳模型是由直流侧动态通过调制环节或外环控制通道作用域交流侧动态，消去中间变量得到，其公式如下：
Figure 406964DEST_PATH_IMAGE045
公式（2）
式中，
Figure 356466DEST_PATH_IMAGE046
表示小信号的交流侧电流，
Figure 321011DEST_PATH_IMAGE047
表 示小信号的交流侧电压，
Figure 646950DEST_PATH_IMAGE048
表示小信号的直流侧电压，
Figure 810078DEST_PATH_IMAGE049
表示二维导纳矩 阵，能够反映交流侧本身的动态特性，
Figure 930481DEST_PATH_IMAGE050
为2*1列向量，能够反映直流 侧对交流侧的耦合动态特性。
考虑交流动态的直流侧导纳模型是由交流侧动态通过功率平衡作用于直流动态，消去中间变量得到，其公式如下：
Figure 710218DEST_PATH_IMAGE051
公式（3）
式中，
Figure 267277DEST_PATH_IMAGE052
为1*2列向量，能够反映交流侧对直流侧的耦合动态特 性。
综上，阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性。那么本步骤根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，使得测量阻抗能够反映交、直流及其耦合动态。
则如公式（1）所示，测量阻抗为：
Figure 284912DEST_PATH_IMAGE053
。
本申请提供的变换器阻抗测量方法，首先按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，针对测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，最后根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。本申请会向待测量变换器的交流侧端口和直流侧端口均注入电压扰动信息，基于交流侧端口和直流侧端口分别注入的电压扰动信息确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗，由于阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性，则测量阻抗也能反映交流、直流及其耦合的动态特性，使得确定的测量阻抗更准确。
由于本申请实施例测量出的阻抗更准确，将其与阻抗模型中的阻抗进行对比可校验其准确性，在校验出阻抗模型的阻抗准确的情况下，可基于准确的阻抗模型，采用阻抗分析法分析宽频振荡事件产生的原因。
本申请的一个实施例，对“步骤 S101、按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号”的过程进行说明。
可选的，考虑到前述建立的多端口阻抗模型为三维矩阵，其中交流侧端口因计及频率耦合因素呈二维形式，而直流侧端口仅反映直流动态呈单维形式，因此，对待测量变换器的多端口阻抗的测量可在交直流端口注入三组独立的扰动分量。
具体来说，步骤 S101“按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息”的过程可以包括：向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量和负序电压扰动分量，并向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量，其中，任一频率对应的正序电压扰动分量、负序电压扰动分量和单相电压扰动分量线性无关。
这里，正序电压扰动分量的计算公式为：
Figure 841795DEST_PATH_IMAGE054
公式（4）
式中，
Figure 577670DEST_PATH_IMAGE055
表示在交流侧端口注入的正序电压扰动分量，
Figure 979832DEST_PATH_IMAGE056
表示注入的扰动电 压幅值，
Figure 383132DEST_PATH_IMAGE057
表示扰动频率，
Figure 110916DEST_PATH_IMAGE058
表示电网的交流电工作频率（即上述
Figure 770305DEST_PATH_IMAGE008
）。
负序电压扰动分量的计算公式为：
Figure 241738DEST_PATH_IMAGE059
公式（5）
式中，
Figure 233965DEST_PATH_IMAGE060
表示在交流侧端口注入的负序电压扰动分量。
单相电压扰动分量的计算公式为：
Figure 132651DEST_PATH_IMAGE061
公式（6）
式中，
Figure 843118DEST_PATH_IMAGE062
表示在直流侧端口注入的单相电压扰动分量。
与注入三组独立的扰动分量相对应的，“在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号”的过程可以包括：
步骤 a1、在向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
具体的，本步骤可针对待测量频率集中的每个频率，在向交流侧端口注入该频率对应的正序电压扰动分量后，测量该频率对应的正序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。
步骤 a2、在向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
具体的，本步骤可针对待测量频率集中的每个频率，在向交流侧端口注入该频率对应的负序电压扰动分量后，测量该频率对应的负序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。
步骤 a3、在向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
具体的，本步骤可针对待测量频率集中的每个频率，在向直流侧端口注入该频率对应的单相电压扰动分量后，测量该频率对应的单相电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。
需要说明的是，上述步骤 a1~a3仅用于说明本实施例是在何时测量哪个电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，不用于对步骤 a1~a3的先后顺序进行限定。
综上，本实施例针对待测量频率集中的每个频率，能够对交直流端口注入三组独立的扰动分量，并能够测量出三组独立的扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号，从而后续基于测量出的时域信号进行测量阻抗的计算，可以得到更准确的测量阻抗。
继上文实施例中的介绍，步骤 S102“将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号”的过程可以包括：
步骤 b1、将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号。
具体的，本步骤可将该频率对应的正序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及负序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，共同作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号。
步骤 b2、将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电流扰动时域信号。
具体的，本步骤可将该频率对应的正序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号，以及负序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号，以及单相电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号，共同作为该频率对应的交直流电流扰动时域信号。
由上述实施例可得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，从而后续步骤 S103可基于测量出的时域信号，计算出待测量变换器的测量阻抗。
为了使本领域技术人员更理解测量阻抗的计算过程，通过以下实施例对“步骤S103、根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗”的过程进行详细介绍。
具体的，“根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗”的过程可以包括：
步骤 c1、将待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号分别转换为频域信号。
具体的，在交直流端口进行交直流电压和交直流电流的测量时，测量出的信号为时域信号，本实施例需要将其转换为频域信号才可计算测量阻抗。可选的，可基于傅里叶（FFT）分析将其转换为频域信号。
可选的，本步骤“将待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号转换为频域信号”具体是指针对待测量频率集中的每个频率：将该频率对应的正序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号分别转换为该频率对应的正序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动频域信号、交流侧q轴电压扰动频域信号和直流侧电压扰动频域信号；将该频率对应的负序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号分别转换为该频率对应的负序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动频域信号、交流侧q轴电压扰动频域信号和直流侧电压扰动频域信号；将该频率对应的单相电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号分别转换为该频率对应的单相电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动频域信号、交流侧q轴电压扰动频域信号和直流侧电压扰动频域信号。
相应的，本步骤“将待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动时域信号转换为频域信号”具体是指针对待测量频率集中的每个频率：将该频率对应的正序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号分别转换为该频率对应的正序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动频域信号、交流侧q轴电流扰动频域信号和直流侧电流扰动频域信号；将该频率对应的负序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号分别转换为该频率对应的负序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动频域信号、交流侧q轴电流扰动频域信号和直流侧电流扰动频域信号；将该频率对应的单相电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号分别转换为该频率对应的单相电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动频域信号、交流侧q轴电流扰动频域信号和直流侧电流扰动频域信号。
步骤 c2、从待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电压扰动频域数据，并从待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电流扰动频域数据。
值得注意的是，针对待测量频率集中的每个频率，前述步骤转换得到的该频率对应的交直流电压扰动频域信号中包含各个频率处的交直流电压信号值，由于注入的是该频率对应的电压扰动信息，则该频率对应的交直流电压扰动频域信号中，该频率处的交直流电压信号值是最大的，而其他频率处的交直流电压信号值通常比较小，那么本步骤可提取该频率处的交直流电压信号值，提取的信号值即为该频率处的交直流电压扰动频域数据。
同理，针对待测量频率集中的每个频率，前述步骤转换得到的该频率对应的交直流电流扰动频域信号中包含各个频率处的交直流电流信号值，由于注入的是该频率对应的电流扰动信息，则该频率对应的交直流电流扰动频域信号中，该频率处的交直流电流信号值是最大的，而其他频率处的交直流电流信号值通常比较小，那么本步骤可提取该频率处的交直流电流信号值，提取的信号值即为该频率处的交直流电流扰动频域数据。
与前述步骤相对应的，在本步骤中，任一频率
Figure 852662DEST_PATH_IMAGE028
处的交直流电压扰动频域数据 包括该频率处的正序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动频域数据
Figure 699395DEST_PATH_IMAGE063
、交流侧q轴电压 扰动频域数据
Figure 473710DEST_PATH_IMAGE064
和直流侧电压扰动频域数据
Figure 405894DEST_PATH_IMAGE065
，以及负序电压扰动分量下的交流侧d 轴电压扰动频域数据
Figure 219129DEST_PATH_IMAGE066
、交流侧q轴电压扰动频域数据
Figure 185948DEST_PATH_IMAGE067
和直流侧电压扰动频域数据
Figure 160857DEST_PATH_IMAGE068
，以及单相电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动频域数据
Figure 111496DEST_PATH_IMAGE069
、交流侧q轴电压扰动 频域数据
Figure 462842DEST_PATH_IMAGE070
和直流侧电压扰动频域数据
Figure 782703DEST_PATH_IMAGE071
。
相应的，任一频率
Figure 131776DEST_PATH_IMAGE028
处的交直流电流扰动频域数据包括该频率处的正序电流 扰动分量下的交流侧d轴电流扰动频域数据
Figure 38552DEST_PATH_IMAGE072
、交流侧q轴电流扰动频域数据
Figure 193590DEST_PATH_IMAGE073
和直流侧 电流扰动频域数据
Figure 869422DEST_PATH_IMAGE074
，以及负序电流扰动分量下的交流侧d轴电流扰动频域数据
Figure 451713DEST_PATH_IMAGE075
、交流 侧q轴电流扰动频域数据
Figure 111364DEST_PATH_IMAGE076
和直流侧电流扰动频域数据
Figure 305979DEST_PATH_IMAGE077
，以及单相电流扰动分量下的 交流侧d轴电流扰动频域数据
Figure 101896DEST_PATH_IMAGE078
、交流侧q轴电流扰动频域数据
Figure 58351DEST_PATH_IMAGE079
和直流侧电流扰动频域 数据
Figure 674140DEST_PATH_IMAGE080
。
步骤 c3、根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
可选的，本步骤包括以下步骤 c31~ c32：
步骤 c31、根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
继上文介绍，对于待测量频率集中每个频率，本步骤可根据该频率处的
Figure 170981DEST_PATH_IMAGE063
、
Figure 821405DEST_PATH_IMAGE081
、
Figure 745499DEST_PATH_IMAGE082
、
Figure 878277DEST_PATH_IMAGE066
、
Figure 913229DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 418160DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 513155DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 306799DEST_PATH_IMAGE070
和
Figure 145442DEST_PATH_IMAGE071
，以及
Figure 770458DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure 537819DEST_PATH_IMAGE073
、
Figure 615497DEST_PATH_IMAGE085
、
Figure 257831DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 737354DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure 174151DEST_PATH_IMAGE087
、
Figure 942387DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 122833DEST_PATH_IMAGE089
和
Figure 220976DEST_PATH_IMAGE080
，确 定该频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
如前述实施例中的介绍，阻抗模型中的阻抗为矩阵结构，则在一可选实施例中，本实施例可以将上述交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据均转换为矩阵结构，然后再计算测量矩阵。基于此，步骤 c31的过程可以包括：
步骤 c311、根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电压扰动矩阵。
具体的，针对待测量频率集中每个频率
Figure 828675DEST_PATH_IMAGE028
，该频率处的交直流电压扰动矩阵 为：
Figure 615366DEST_PATH_IMAGE090
。
步骤 c312、根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电流扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电流扰动矩阵。
具体的，针对待测量频率集中每个频率
Figure 865081DEST_PATH_IMAGE028
，该频率处的交直流电流扰动矩阵 为：
Figure 319196DEST_PATH_IMAGE091
。
步骤 c313、根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动矩阵和交直流电流扰动矩阵，确定待测量频率集中每个频率处的测量阻抗，作为待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
本步骤可通过矩阵计算获得多端口测量阻抗矩阵。
具体的，对于待测量频率集中每个频率，可采用如下的公式（7）确定该频率处的测量阻抗。
Figure 97797DEST_PATH_IMAGE092
公式（7）
式中，
Figure 371783DEST_PATH_IMAGE093
为该频率处的测量矩阵（即该频率处的测量阻 抗），关于矩阵中的元素含义与前述公式（1）中的阻抗元素含义对应，在此不再赘述。
对于待测量频率集中每个频率，均可得到公式（7）所示的测量矩阵。参见图3和图4所示，图3为多端口阻抗幅值测量示意图，图4为多端口阻抗相位测量示意图，图3和图4的横坐标为待测量频率集中的频率。可见，在图3中，本申请得到的阻抗幅值曲线与理论阻抗幅值曲线的符合度较高，而在图4中，本申请得到的阻抗相位曲线与理论阻抗相位曲线的符合度较高，由此可以证明基于本申请提供的方法进行待测量变换器的阻抗测量，得到的每个频率处的测量阻抗均较准确。
步骤 c32、根据待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的元素分布相同的测量阻抗，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
在本步骤中，可对待测量频率集中的所有频率处的测量矩阵进行汇总计算，得到公式（1）中所示的与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
由上，本申请可以得到同时保留交、直流及其耦合动态的多端口测量阻抗形式，且得到的待测量变换器的测量阻抗更准确。
以下以一个具体的实施例对前述实施例进行解释说明，以便于本领域技术人员更加理解本申请。需要说明的是，本实施例仅为示例，不作为对本申请的限定。
步骤1：计及待测量变换器的交、直流及其耦合动态，建立如公式（1）所示的阻抗模型。
步骤2：考虑镜像频率耦合及直流动态，制定针对阻抗模型的扰动信号注入方式。
步骤3：针对待测量频率集中的每个频率，在交流侧端口和直流侧端口注入该频率对应的三组独立的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
具体的，针对待测量频率集中的每个频率，首先于交流侧端口注入该频率对应的正序电压扰动分量，具体如公式（4），在注入后测量该频率对应的正序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。
接着于交流侧端口注入该频率对应的负序电压扰动分量，具体如公式（5），在注入后测量该频率对应的负序电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。
最后于直流侧端口注入该频率对应的单相电压扰动分量，具体如公式（6），在注入后测量该频率对应的单相电压扰动分量下的交流侧d轴电压扰动时域信号、交流侧q轴电压扰动时域信号和直流侧电压扰动时域信号，以及交流侧d轴电流扰动时域信号、交流侧q轴电流扰动时域信号和直流侧电流扰动时域信号。
步骤4：将步骤3测量的所有时域信号转换为频域信号，并提取频域信号中每个频率处的频域数据。
本步骤与前述步骤 c1和c2对应，详细可参照前述步骤中的介绍，在此不再赘述。
步骤5：基于提取的每个频率处的频域数据，计算每个频率处的与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
本步骤与前述步骤 c31对应，详细可参照前述步骤中的介绍，在此不再赘述。
步骤6：根据待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的元素分布相同的测量阻抗，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
本步骤与前述步骤 c32对应，详细可参照前述步骤中的介绍，在此不再赘述。
本申请通过提出一种变换器交直流动态的多端口阻抗测量方法，能够获取保留变换器交、直流及其耦合动态的多端口测量阻抗，为变换器的交直流接入特性提供了校验工具。
本申请实施例还提供了一种变换器阻抗测量装置，下面对本申请实施例提供的变换器阻抗测量装置进行描述，下文描述的变换器阻抗测量装置与上文描述的变换器阻抗测量方法可相互对应参照。
请参阅图5，示出了本申请实施例提供的变换器阻抗测量装置的结构示意图，如图5所示，该变换器阻抗测量装置可以包括：扰动注入和测量模块501、电压电流汇总模块502和测量阻抗确定模块503。
扰动注入和测量模块501，用于按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，其中，待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口。
电压电流汇总模块502，用于针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
测量阻抗确定模块503，用于根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，其中，阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性。
本申请提供的变换器阻抗测量装置会向待测量变换器的交流侧端口和直流侧端口均注入电压扰动信息，基于交流侧端口和直流侧端口分别注入的电压扰动信息确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗，由于阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性，则测量阻抗也能反映交流、直流及其耦合的动态特性，使得确定的测量阻抗更准确。
在一种可能的实现方式中，上述扰动注入和测量模块501在按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息时可以包括：第一电压扰动注入子模块和第二电压扰动注入子模块。
其中，第一电压扰动注入子模块，用于向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量和负序电压扰动分量。
第二电压扰动注入子模块，用于向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量，其中，任一频率对应的正序电压扰动分量、负序电压扰动分量和单相电压扰动分量线性无关。
在一种可能的实现方式中，上述扰动注入和测量模块501在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号时可以包括：第一测量模块、第二测量模块和第三测量模块。
其中，第一测量模块，用于在向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
第二测量模块，用于在向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
第三测量模块，用于在向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量后，测量待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
在一种可能的实现方式中，上述电压电流汇总模块502在将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号时，具体可以用于将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号，并将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电流扰动时域信号。
在一种可能的实现方式中，上述测量阻抗确定模块503可以包括：时域信号转换模块、频域数据提取模块和频域数据计算模块。
其中，时域信号转换模块，用于将待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号分别转换为频域信号。
频域数据提取模块，用于从待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电压扰动频域数据，并从待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电流扰动频域数据。
频域数据计算模块，用于根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
在一种可能的实现方式中，上述频域数据计算模块可以包括：子测量阻抗确定模块和子测量阻抗综合模块。
其中，子测量阻抗确定模块，用于根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
子测量阻抗综合模块，用于根据待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的元素分布相同的测量阻抗，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗。
在一种可能的实现方式中，上述子测量阻抗确定模块可以包括：第一矩阵转换模块、第二矩阵转换模块和矩阵计算模块。
其中，第一矩阵转换模块，用于根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电压扰动矩阵。
第二矩阵转换模块，用于根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电流扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电流扰动矩阵。
矩阵计算模块，用于根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动矩阵和交直流电流扰动矩阵，确定待测量频率集中每个频率处的测量阻抗，作为待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
在一种可能的实现方式中，上述测量阻抗确定模块503建立阻抗模型的过程可以包括：基于待测量变换器中每个端口的交直流电压变量、交直流电流变量以及阻抗矩阵，建立阻抗模型，其中，阻抗矩阵中的元素包括表征交流侧电压对交流侧电流的作用的元素、表征直流侧电压对直流侧电流的作用的元素、表征交流侧电压对直流侧电流的作用的元素和表征直流侧电压对交流侧电流的作用的元素。
本申请实施例还提供了一种变换器阻抗测量设备。可选的，图6示出了变换器阻抗测量设备的硬件结构框图，参照图6，该变换器阻抗测量设备的硬件结构可以包括：至少一个处理器601，至少一个通信接口602，至少一个存储器603和至少一个通信总线604；
在本申请实施例中，处理器601、通信接口602、存储器603、通信总线604的数量为至少一个，且处理器601、通信接口602、存储器603通过通信总线604完成相互间的通信；
处理器601可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等；
存储器603可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory）等，例如至少一个磁盘存储器；
其中，存储器603存储有程序，处理器601可调用存储器603存储的程序，所述程序用于：
按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，其中，待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口；
针对待测量频率集中的每个频率，将向交流侧端口和直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
根据待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗，其中，阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性。
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述变换器阻抗测量方法。
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
本说明书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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种变换器阻抗测量方法，其特征在于，包括：
向交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量和负序电压扰动分量；
向直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，其中，任一频率对应的正序电压扰动分量、负序电压扰动分量和单相电压扰动分量线性无关，待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口；
针对所述待测量频率集中的每个频率，将向所述交流侧端口和所述直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到所述待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
将所述待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号分别转换为频域信号；
从所述待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电压扰动频域数据，并从所述待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电流扰动频域数据；
根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将所述待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电压扰动矩阵；
根据所述阻抗模型中阻抗的元素分布，将所述待测量频率集中每个频率处的交直流电流扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电流扰动矩阵；
根据所述待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动矩阵和交直流电流扰动矩阵，确定所述待测量频率集中每个频率处的测量阻抗，作为所述待测量频率集中每个频率处与所述阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗；
根据所述待测量频率集中每个频率处与所述阻抗模型中阻抗的元素分布相同的测量阻抗，确定与所述阻抗模型中阻抗的结构相同的所述待测量变换器的测量阻抗，其中，所述阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性，预先建立的阻抗模型中包含所述待测量变换器中每个端口及其相互之间耦合的电压电流关系。
2.根据权利要求1所述的变换器阻抗测量方法，其特征在于，所述在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，包括：
在向所述交流侧端口依次注入所述待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量后，测量所述待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
在向所述交流侧端口依次注入所述待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量后，测量所述待测量频率集中每个频率对应的负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
在向所述直流侧端口依次注入所述待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量后，测量所述待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号。
3.根据权利要求2所述的变换器阻抗测量方法，其特征在于，所述将向所述交流侧端口和所述直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，包括：
将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电压扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号；
将该频率对应的正序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号、负序电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，以及单相电压扰动分量下的交直流电流扰动时域信号，作为该频率对应的交直流电流扰动时域信号。
4.根据权利要求1所述的变换器阻抗测量方法，其特征在于，所述阻抗模型的建立过程包括：
基于所述待测量变换器中每个端口的交直流电压变量、交直流电流变量以及阻抗矩阵，建立所述阻抗模型，其中，所述阻抗矩阵中的元素包括表征交流侧电压对交流侧电流的作用的元素、表征直流侧电压对直流侧电流的作用的元素、表征交流侧电压对直流侧电流的作用的元素和表征直流侧电压对交流侧电流的作用的元素。
5.一种变换器阻抗测量装置，其特征在于，包括：
扰动注入和测量模块，用于按照预设的扰动信号注入方式，向待测量变换器的每个端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的电压扰动信息，并在每次注入电压扰动信息后，测量该电压扰动信息下的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，其中，所述待测量变换器的端口包括交流侧端口和直流侧端口；
电压电流汇总模块，用于针对所述待测量频率集中的每个频率，将向所述交流侧端口和所述直流侧端口分别注入该频率对应的电压扰动信息后测量出的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号作为该频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，以得到所述待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号；
测量阻抗确定模块，用于根据所述待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号，确定与预先建立的阻抗模型中阻抗的结构相同的所述待测量变换器的测量阻抗，其中，所述阻抗模型中的阻抗能够反映交流、直流及其耦合的动态特性，所述预先建立的阻抗模型中包含所述待测量变换器中每个端口及其相互之间耦合的电压电流关系；
所述电压扰动注入模块，包括：
第一电压扰动注入子模块，用于向所述交流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的正序电压扰动分量和负序电压扰动分量；
第二电压扰动注入子模块，用于向所述直流侧端口依次注入待测量频率集中每个频率对应的单相电压扰动分量；
所述测量阻抗确定模块包括：时域信号转换模块、频域数据提取模块和频域数据计算模块；
所述时域信号转换模块，用于将待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动时域信号和交直流电流扰动时域信号分别转换为频域信号；
所述频域数据提取模块，用于从待测量频率集中每个频率对应的交直流电压扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电压扰动频域数据，并从待测量频率集中每个频率对应的交直流电流扰动频域信号中提取每个频率处的交直流电流扰动频域数据；
所述频域数据计算模块，用于根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗；
所述频域数据计算模块包括：子测量阻抗确定模块和子测量阻抗综合模块；
所述子测量阻抗确定模块，用于根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据和交直流电流扰动频域数据，确定待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗；
所述子测量阻抗综合模块，用于根据待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的元素分布相同的测量阻抗，确定与阻抗模型中阻抗的结构相同的待测量变换器的测量阻抗；
所述子测量阻抗确定模块包括：第一矩阵转换模块、第二矩阵转换模块和矩阵计算模块；
所述第一矩阵转换模块，用于根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电压扰动矩阵；
所述第二矩阵转换模块，用于根据阻抗模型中阻抗的元素分布，将待测量频率集中每个频率处的交直流电流扰动频域数据转换为矩阵结构，得到每个频率处的交直流电流扰动矩阵；
所述矩阵计算模块，用于根据待测量频率集中每个频率处的交直流电压扰动矩阵和交直流电流扰动矩阵，确定待测量频率集中每个频率处的测量阻抗，作为待测量频率集中每个频率处与阻抗模型中阻抗的结构相同的测量阻抗。
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