CN115480103A - 一种电网阻抗检测方法及并网系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电网阻抗检测方法及并网系统，应用于并网系统，并网系统包括多个逆变器，该方法根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值；根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整目标次谐波信号的相位，利用目标次谐波信号的幅值及目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号；基于目标次谐波信号以及目标逆变器的基波电流信号，调整目标逆变器的输出电流，以获取并网系统的阻抗。利用本申请提供的电网阻抗检测方法，并网点闭环注入目标次谐波信号以作为控制指令，根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号进行相位同步，使注入各目标逆变器的目标次谐波信号不相互影响，降低电网阻抗检测计算误差，得到准确的电网阻抗。

Description

一种电网阻抗检测方法及并网系统

技术领域

本申请提供涉及电能质量和控制领域，特别涉及一种电网阻抗检测方法及并网系统。

背景技术

光伏发电作为一种可再生清洁能源，一直以来得到快速发展。光伏逆变器作为光伏发电系统中的核心部件，负责将光伏组件产生的直流电转换为正弦交流电并入电网。

随着光伏逆变器安装规模的快速扩大，电网越来越多地呈现出弱电网的特性，电网阻抗的增大会影响逆变器控制环路增益、带宽和控制性能，对逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响，导致新能源并网渗透率难以进一步提升。因此，精确地检测电网阻抗信息对逆变器的运行以及并网系统的稳定来说至关重要。

目前检测电网阻抗的方法主要可以分为主动测量方案和被动测量方案。主动测量方案包括特定谐波注入法、脉冲信号注入法以及功率扰动法等，而被动测量方案包括最小二乘法递归估计法以及卡尔曼滤波法等，其中，特定谐波注入法主要通过向电网注入一定的电压或电流扰动，并对扰动和响应信号进行频率分析以得到各自的频率成分，最后通过以获取从而得到电网阻抗的频域特性。

但目前通常为多逆变器并网场景，若通过输入特定次谐波来检测各个逆变器的阻抗，则分别注入逆变器的特定次谐波之间会相互影响，从而导致检测得到的阻抗出现误差。有鉴于此，需要提出一种电网阻抗检测方法，来精确检测并网点处的电压与电流谐波，从而得到准确的电网阻抗。

发明内容

本申请提供一种电网阻抗检测方法及并网系统，用于精确检测并网点处的电压与电流谐波，从而得到准确的电网阻抗。

第一方面，本申请提供一种电网阻抗检测方法，该方法应用于并网系统，并网系统中包括多个逆变器，该方法包括：根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，并网点为并网系统与电网的连接点；根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整目标次谐波信号的相位，目标逆变器为多个逆变器中的任意一个；利用目标次谐波信号的幅值以及目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号；基于目标次谐波信号以及目标逆变器的基波电流信号，调整目标逆变器的输出电流，以获取并网系统的阻抗。在目标次谐波信号的频率选取上，选取原则主要是为了减小电网电压谐波的影响，在选取频率上，为了降低检测误差，需要使目标次谐波信号的频率尽量接近基波频率，并且，注入的频率在注入前应是电网中不存在的频率，这样可以保证注入的目标次谐波电流完全是由注入的目标次谐波电压来产生的。

利用本申请实施例提供的电网阻抗检测方法，在控制器的统一协调下，并网点闭环的注入目标次谐波的电流作为控制指令，同时各个电站目标逆变器根据各自端口与电网之间连接点的基波电压信号相位进行相位同步，以使注入各目标逆变器的目标次谐波之间不相互影响，从而有效降低了电网阻抗检测与检测误差，以得到准确的电网阻抗。

作为一种可能的实施方式，根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，包括：获取并网点的电流中目标次谐波信号的电流值；利用目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流，调整目标次谐波信号的幅值。并网点电流可以通过电流采样单元获取，电流采样单元中可以包括电流互感器，提取的并网点电流中包括多种不同特征次的谐波分量。

作为一种可能的实施方式，利用目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流，调整目标次谐波信号的幅值，包括：基于目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差，通过比例积分控制器调整目标次谐波信号的幅值。利用提取的目标次谐波信号分量与预设目标次谐波信号值进行比较得到误差信号，将误差信号经过比例积分控制后得到目标次谐波信号的幅值。通过比例积分控制后输出的幅值与当前电网的目标次谐波分量以及预设的目标次谐波分量有关，为了使当前电网的目标次谐波分量始终保持在固定范围内，当前电网的已有的目标次谐波分量越多，该周期内注入到当前电网的目标次谐波分量就越少。

由于每个分布式并网点的阻抗特性不同，且分布式并网点距离电网的距离不同，因此若采用相同幅值相同相位的目标次谐波信号作为控制信号，会影响采样精度，并互相影响。作为一种可能的实施方式，根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整目标次谐波信号的相位，包括：调整目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位，将目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位调整为目标次谐波信号的相位。为了使注入各目标逆变器的特定次谐波之间不相互影响，控制目标逆变器的目标次谐波信号的需要保证和目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的相位相同。可以利用电压传感器对目标逆变器与电网之间连接点的电压信号进行采样，得到基波电压信号，通过基波电压信号调整所述目标次谐波信号的相位。作为一种可能的实施方式，获取到目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号后，可以将所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位调整为所述目标次谐波信号的相位。

作为一种可能的实施方式，调整目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位，将目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位调整为目标次谐波信号的相位，包括：将目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号输入至锁相单元中，锁相单元输出的同步信号的相位为目标次谐波信号的相位。其中，在采样得到目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号后，可以利用锁相环获取与基波电压信号相位相同的同步信号。同步信号的相位与目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的相位相同。

作为一种可能的实施方式，基于目标次谐波信号以及目标逆变器的基波电流信号，调整目标逆变器的输出电流，包括：调整目标次谐波信号以及目标逆变器的基波电流信号之和，得到第一信号；以获取第一信号与目标逆变器输出的信号之差，得到第二信号；利用第二信号改变目标逆变器的输出电流。第一信号为所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号的叠加信号，第二信号为所述第一信号与目标逆变器当前输出的信号。

作为一种可能的实施方式，利用第二信号改变目标逆变器的输出电流，包括：将第二信号输入电流环，得到第三信号；将第三信号叠加到目标逆变器的控制信号上，通过叠加后的控制信号改变目标逆变器的输出电流。将第二信号输入到电流环中得到第三信号，电流环是将输出电流采用正反馈或负反馈的方式接入处理环节的方法或控制单元，主要为了通过提高电流的稳定性能来提高系统的性能。

在基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流后，测量并网点的电压以及电流，从而以获取电网中的电网阻抗的阻性成分以及感性成分。

作为一种可能的实施方式，以获取并网系统的阻抗，包括：获取并网系统的dq轴电压分量以及dq轴电流分量；以获取并网系统的电阻中的感性成分以及阻性成分；其中，以获取并网系统的电阻中的阻性成分的方式，符合如下公式：

r_{g_e}为并网系统的电阻中的阻性成分，U_{d_hx}为并网系统的d轴电压分量的有效值，U_{q_hx}为并网系统的q轴电压分量的有效值，I_{d_hx}为并网系统的d轴电流分量的有效值，I_{q_hx}为并网系统的q轴电流分量的有效值；

以获取并网系统的电阻中的感性成分的方式，符合如下公式：

L_{g_e}为并网系统的电阻中的感性成分。

作为一种可能的实施方式，交流电网为单相交流电网或三相交流电网。dq轴又称dq旋转坐标系，获取并网点的电压和并网点的电流，将其进行变换得到静止坐标系相应谐波电压分量和谐波电流分量。

第二方面，本申请提供一种并网系统，其包括多个逆变器、阻抗检测装置，每个逆变器包括控制器；阻抗检测装置，用于：根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，并网点为并网系统与电网的连接点；控制器，用于：根据目标逆变器与电网连接点的基波电压信号，调整目标次谐波信号的相位，目标逆变器为多个逆变器中的任意一个；利用目标次谐波信号的幅值以及目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号；基于目标次谐波信号以及目标逆变器的基波电流信号，调整目标逆变器的输出电流；阻抗检测装置，还用于：在调整目标逆变器的输出电流后，以获取并网系统的阻抗。

作为一种可能的实施方式，阻抗检测装置，包括：谐波电流提取单元、第一信号处理单元以及比例积分控制单元；谐波电流提取单元，用于：获取并网点的电流中目标次谐波信号的电流；第一信号处理单元，用于：以获取目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差；比例积分控制单元，用于：基于目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差，调整目标次谐波信号的幅值。

作为一种可能的实施方式，每个逆变器包括的控制器，具体包括：基波提取单元、锁相单元以及目标次谐波信号生成单元；基波提取单元，用于：获取目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，将输入至锁相单元中；锁相单元，用于：根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，输出同步信号；目标次谐波信号生成单元，用于：基于同步信号的相位以及阻抗检测装置输入的目标次谐波信号的幅值，生成目标次谐波信号。

作为一种可能的实施方式，每个逆变器包括的控制器，还包括：第二信号处理单元、电流环以及驱动电路；第二信号处理单元，用于调整目标次谐波信号以及目标逆变器的基波电流信号之和，得到第一信号；以获取第一信号与目标逆变器输出的信号之差，得到第二信号；电流环，用于：基于输出的第二信号生成第三信号；驱动电路，用于：将第三信号叠加到目标逆变器的控制信号上，通过叠加后的控制信号，调整目标逆变器的输出电流。

作为一种可能的实施方式，阻抗检测装置还包括：阻抗以获取单元；阻抗以获取单元，用于：获取并网系统的dq轴电压分量以及dq轴电流分量；以获取并网系统的电阻中的感性成分以及阻性成分；其中，以获取并网系统的电阻中的阻性成分的方式，符合如下公式：

r_{g_e}为并网系统的电阻中的阻性成分，U_{d_hx}为并网系统的d轴电压分量的有效值，U_{q_hx}为并网系统的q轴电压分量的有效值，I_{d_hx}为并网系统的d轴电流分量的有效值，I_{q_hx}为并网系统的q轴电流分量的有效值；以获取并网系统的电阻中的感性成分的方式，符合如下公式：

L_{g_e}为并网系统的电阻中的感性成分。

上述第二方面可以达到的技术效果描述请参照上述第一方面中任一可能设计可以达到的技术效果描述，重复之处不予论述。

附图说明

图1为一种现有并网系统的结构示意图；

图2为一种电网阻抗检测方法的步骤流程图；

图3为一种并网系统的结构示意图。

具体实施方式

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。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本申请中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本申请保护范围内。本申请的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

光伏发电作为可再生清洁能源，得到了快速发展，随着利用光伏的发电系统的并网容量不断扩大，大量新的发电设备接入和装机容量增加，新建的光伏发电系统一般距离用电负荷中心较远，因此远距离传输电能时，光伏电站与电网间往往存在阻抗，而电网阻抗导致弱电网的主要因素之一，弱电网在非线性负载以及线路阻抗的共同作用下，使得实际应用当中的电网不能够再被忽略，稍呈现出感性，并且当光伏设备接入电网的位置发生变化时，相对于公共耦点的电网感抗也会随之浮动。通常，可用系统短路比(Short CircuitRatio，SCR)表征电网弱电程度，越低的SCR电网越弱，给电网稳定性带来巨大挑战。因此，若想提升新能源并入电网的比例，有效的检测并网电站的电网阻抗信息至关重要。

最初的一些电网阻抗测量方法大多是离线测量或需要设置额外的硬件电路，这些都不适合大规模的分布式发电系统。目前检测电网阻抗的方法主要可以分为主动测量方案和被动测量方案。被动测量方案包括最小二乘法递归估计法以及卡尔曼滤波法等等，而主动测量方案包括特定谐波注入法、脉冲信号注入法以及功率扰动法。

被动测量法是基于电网中已有的扰动信号进行检测分析，以获取线路阻抗，如可以采用卡尔曼滤波法对实时测量的电压/电流信号进行分析，从而以获取逆变器的馈线阻抗，或还可以通过多次采样逆变器不同工作点的电压/电流值来以获取电网的等效阻抗。被动检测的优点是不需要电网注入扰动信号，不会给电网增加谐波扰动，因此不会对电网造成任何影响，缺点是由于信噪比较低，阻抗辨识精度较低，且在稳定的电网场景下，因本身扰动量小，阻抗检测的测量精度难以保证。

主动检测法可以在公共耦合点(并网点)外接电阻或电容负载产生瞬时短路从而测量线路阻抗，此种方式可使用电容投切来改变电网系统的运行点，最后对电压电流进行分析处理，最终以获取出电网阻抗，此外，还可以利用外部设备向待测量线路输入基波电流或谐波扰动电流，然后检测该线路的电压值以及电流值以获取得出电网阻抗，其原理具体为：利用系统中的各个逆变器来向电网中注入特定次频率谐波，同时测量电压电流响应，进行快速傅里叶变换(fast fourier transform，FFT)分析，以获取出谐波频率处阻抗，谐波电流注入法的优点是控制准确，且谐波电流大小可控。通过向电网注入特性频率的电压谐波，并提取电网的谐波电流，从而实现电网阻抗的检测。

但光伏并网场景下，通常为多逆变器并网，若需要对多个逆变器进行并联协同控制，则需要向多个逆变器同时注入谐波，在多逆变器注入谐波时，各个逆变器注入的谐波相位不同，各个逆变器注入的谐波之间会相互影响，从而导致阻抗检测误差较大的问题。

针对上述问题，本申请实施例提供一种电网阻抗检测方法及并网系统，以在多台逆变器并联运行的场景下精准检测电网的阻抗。其中，电网阻抗检测方法和并网系统是基于同一构思的，且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进行介绍：

本申请实施例可应用于多台逆变器并联运行的并网系统中，参阅图1所示，图1中的并网系统包括多个并联运行的逆变器，每个逆变器的交流输出端连接在并网点(pointof common coupling，PCC)，并网系统与交流电网连接，多个逆变器连接交流电网并非为理想电网，通常认为逆变器通过等效的阻抗Z来与交流电网连接，其中，每个逆变器包括控制器以及主电路(图1中未示出)，主电路用于实现逆变器的逆变功能，从而以特定的功率进行传输，控制器用于对主电路进行驱动控制，使得逆变器稳定运行。具体的，控制器中可以包括电流控制单元以及调制单元，电流控制单元用于根据给定的控制信号来产生控制指令；而调制单元用于基于电流控制单元产生的控制指令转化为用于驱动主电路中的开关器件的驱动信号，从而控制逆变器中的主电路的输出电流。

若电网为三相交流电网，则逆变器可以为三相并网逆变器，三相并网逆变器可采用三相全桥拓扑作为逆变电路，电路由六个开关器件组成，每一相由两个开关器件串联并接到光伏组件输出端。

其中，开关器件可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junctiontransistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)，碳化硅(SiC)功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关器件皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关的闭合或断开。

图1所示的并网系统可与光伏发电、风力发电、风光互补型发电系统等等系统连接。示例性的，在光伏发电系统中，多个光伏发电单元(光伏组件)与多个逆变器一一对应连接，多个光伏发电单元通过多个逆变器与交流电网连接，将多个光伏发电单元产生的直流电转换为交流电，后传输至交流电网中。

需要说明的是，在图1所示的并网系统中，交流电网是指由多台设备组成的交流网络。本申请实施例中对该交流电网的设备数量不做限定。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。此外，图1中的并网系统还可以与储能系统连接，即，储能系统中的多个储能电池分别通过多个逆变器与交流电网连接。

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，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“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。

参阅图2所示，图2为本申请实施例提供的一种电网阻抗检测方法的流程示意图，图2所示的方法可以应用于图1所示的并网系统，并网系统中包括多个逆变器，需要说明的是，在需要进行电网阻抗检测时，并联电网中的至少一台逆变器处于并网状态。

该方法包括如下步骤：

S201：根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，所述并网点为所述并网系统与电网的连接点。其中，并网点为图1中并网系统与交流电网的连接点，并网点电流可以通过电流采样单元获取。示例性的，电流采样单元中可以包括电流互感器(currenttransformer，CT)，电流互感器是由闭合的铁芯和绕组构成。它的一次侧绕组匝数很少(在本申请中一次侧绕组为并网点与交流电网之间的连接线缆)，串在需要测量的电流的线路中将电流互感器套在被测线缆上，利用电磁互感的原理，检测所述被测线缆上的电流。其中，提取的并网点电流中包括多种不同特征次的谐波分量。

作为一种可能的实施方式，获取所述并网点的电流中所述目标次谐波信号的电流值；利用所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流，调整目标次谐波信号的幅值。通过FFT从不同特征次的谐波分量提取目标次谐波信号分量。利用提取的目标次谐波信号分量与预设目标次谐波信号值进行比较得到误差信号，将误差信号经过比例积分(proportion integration differentiation，PI)控制后得到目标次谐波信号的幅值。通过比例积分控制后输出的幅值与当前电网的目标次谐波分量以及预设的目标次谐波分量有关，为了使当前电网的目标次谐波分量始终保持在固定范围内，当前电网的已有的目标次谐波分量越多，该周期内注入到当前电网的目标次谐波分量就越少。

其中，在目标次谐波信号的频率选取上，选取的频率主要是为了尽可能减小电网电压谐波的影响，在选取频率上，为了降低检测误差，需要使目标次谐波信号的频率尽量接近基波频率，并且，注入的频率在注入前应是电网中不存在的频率，这样可以保证注入的目标次谐波电流完全是由注入的目标次谐波电压来产生的，但由于工频电网(50Hz)中广泛存在整数次的谐波分量，故而，目标次谐波信号的频率可选择75Hz或125Hz。如此，即保证了目标次谐波信号的频率接近基波频率，注入的频率也不是电网中存在的频率。一方面75Hz或125Hz的谐波信号的频率与基波频率很接近。另一方面，电网中不存在75hz谐波成分。当然，目标次谐波信号的频率还可以选择高频谐波信号500Hz，从而减少注入谐波的时间。

S202：根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整所述目标次谐波信号的相位，所述目标逆变器为所述多个逆变器中的任意一个。

由于每个分布式并网点的阻抗特性不同，且分布式并网点距离电网的距离也不同，因此，若采用相同幅值相同相位的目标次谐波信号作为控制信号，会影响采样精度，并互相影响。

为了使注入各目标逆变器的特定次谐波之间不相互影响，控制目标逆变器的目标次谐波信号的需要保证和目标逆变器与电网之间的基波电压信号的相位相同。利用检测电路可以对目标逆变器与电网之间的连接点进行采样，以得到目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，通过目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号进而可调整所述目标次谐波信号的相位。作为一种可能的实施方式，获取到所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号后，可以将所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位调整为所述目标次谐波信号的相位。

其中，在采样得到目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号后，可以利用锁相环(锁相单元)获取与基波电压信号相位相同的同步信号。同步信号的相位与基波电压信号的相位相同。

S203：利用所述目标次谐波信号的幅值以及所述目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号。

在得到所述目标次谐波信号的幅值以及所述目标次谐波信号的相位后，通过所述目标次谐波信号的相位以及所述目标次谐波信号的幅值，生成目标次谐波信号，所述目标次谐波信号的相位与所述基波电压信号相同，所述目标次谐波信号的幅值为步骤S201调整的幅值。

如此，用于控制各目标逆变器的输出电流的目标次谐波信号，其幅值根据当前电网的目标次谐波分量调整，当前电网的目标次谐波分量越大，目标次谐波信号的幅值越低，当前电网的目标次谐波分量越小，目标次谐波信号的幅值越高。而控制各目标逆变器的目标次谐波信号的相位与目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的相位相同，因此不会相互影响。

S204：基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流，以获取所述并网系统的阻抗。

其中，所述目标次谐波信号与所述目标逆变器的基波电流信号叠加后，可以作为目标逆变器的控制指令，从而使目标逆变器产生对应的谐波电流(目标次谐波电流)。

作为一种可能的实施方式，基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流，包括：

调整所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号之和，得到第一信号。以获取所述第一信号与所述目标逆变器输出的信号之差，得到第二信号；利用第二信号改变所述目标逆变器的输出电流。

其中，第一信号为所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号的叠加信号，第二信号为所述第一信号与目标逆变器当前输出的信号之差。

可选地，所述利用第二信号改变所述目标逆变器的输出电流，包括：将所述第二信号输入电流环，得到第三信号；将所述第三信号叠加到所述目标逆变器的控制信号上，通过所述叠加后的控制信号改变所述目标逆变器的输出电流。

其中，将第二信号(所述第一信号与目标逆变器当前输出的信号之差)输入到电流环中得到第三信号，电流环又称电流环比例积分控制器或电流反馈系统，指的是将输出电流采用正反馈或负反馈的方式接入处理环节的方法或控制单元，主要为了通过提高电流的稳定性能来提高系统的性能。

在基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流后，测量并网点的电压以及电流，从而以获取电网中的电网阻抗的阻性成分以及感性成分。

作为一种可能的实施方式，以获取所述并网系统的阻抗，包括：获取并网系统的dq轴电压分量以及dq轴电流分量；以获取所述并网系统的电阻中的感性成分以及阻性成分；

其中，以获取所述并网系统的电阻中的阻性成分的方式，符合如下公式：

r_{g_e}为所述并网系统的电阻中的阻性成分，所述U_{d_hx}为并网系统的d轴电压分量的有效值，所述U_{q_hx}为并网系统的q轴电压分量的有效值，所述I_{d_hx}为并网系统的d轴电流分量的有效值，所述I_{q_hx}为并网系统的q轴电流分量的有效值；

以获取所述并网系统的电阻中的感性成分的方式，符合如下公式：

L_{g_e}为所述并网系统的电阻中的感性成分。

其中，dq轴又称dq旋转坐标系，获取并网点的电压和并网点的电流，将其进行变换得到静止坐标系相应谐波电压分量和谐波电流分量。

通过等矢量变换下有功功率和无功功率以获取公式以获取非线性负载的瞬时功率，根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量；电流滤波后得基波电流分量，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量，同理，也可以得到dq旋转坐标系下谐波电压分量。

示例性的，若为三相交流电网(A、B、C三相)，可以利用电压传感器对并网点进行采样得到并网点的线电压U_gAB、线电压U_gBC和线电压U_gCA，以获取得到三相电网的相电压U_gA、相电压U_gB和相电压U_gC，将相电压U_gA、相电压U_gB和相电压U_gC变换到两相静止dq坐标系中得到电压U_gD和电压U_gQ，以获取电压U_gD和电压U_gQ的有效值得到d轴电压分量的有效值U_{d_hx}和q轴电压分量的有效值U_{q_hx}。

再利用电流传感器对并网点进行采样得到三相电流I_A、三相电流I_B和三相电流I_C，并将三相电流I_A、三相电流I_B和三相电流I_C变换到两相静止dq坐标系中得到两个电流分量分别为电流I_D和电流I_Q，将电流I_D和电流I_Q通过坐标变换得到同步旋转dq坐标系上的两个电流分量分别为电流I_d和电流I_q，以获取电流I_d和电流I_q的有效值得到d轴电流分量的有效值I_{d_hx}和q轴电流分量的有效值I_{q_hx}。

利用本申请实施例提供的电网阻抗检测方法，在控制器的统一协调下，并网点闭环的注入目标次谐波的电流作为控制指令，同时各个电站目标逆变器根据各自端口与电网之间连接点的基波电压信号相位进行相位同步，以使注入各目标逆变器的目标次谐波之间不相互影响，从而有效降低了电网阻抗检测与以获取的误差，以得到准确的电网阻抗。

基于同一构思，本申请还提供一种并网系统，参阅图3所示，图3为一种并网系统的结构示意图，并网系统300中包括多个逆变器301、阻抗检测装置302，每个逆变器301包括控制器303；所述阻抗检测装置302，用于：根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，所述并网点为所述并网系统300与电网304的连接点；所述控制器303，用于：目标逆变器3011与电网304之间连接点的基波电压信号，调整所述目标次谐波信号的相位，所述目标逆变器3011为所述多个逆变器301中的任意一个；利用所述目标次谐波信号的幅值以及所述目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号；基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器3011的基波电流信号，调整所述目标逆变器3011的输出电流；所述阻抗检测装置302，还用于：在调整所述目标逆变器3011的输出电流后，以获取所述并网系统300的阻抗。

此外，并网系统300还可以包括交流转直流(alternating current-directcurrent，AC-DC)变换电路305以及直流转交流(direct current-alternating current，DC-AC)变换电路306。交流转直流变换电路305用于将逆变器301输出的第一交流电压转换为第一直流电压，直流转交流变换电路306用于将交流转直流变换电路305输入的第一直流电压转换为第二交流电压输入到电网304。

作为一种可能的实施方式，继续参阅图3所示，所述阻抗检测装置302，包括：谐波电流提取单元3021、第一信号处理单元3022以及比例积分控制单元3023；所述谐波电流提取单元3021，用于：获取所述并网点的电流中所述目标次谐波信号的电流；所述第一信号处理单元3022，用于：以获取所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差；所述比例积分控制单元3023，用于：基于所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差，调整目标次谐波信号的幅值。

作为一种可能的实施方式，继续参阅图3所示，所述每个逆变器301包括的控制器303，具体包括：基波提取单元3031、锁相单元3032以及目标次谐波信号生成单元3033；所述基波提取单元3031，用于：获取所述目标逆变器3011与电网304之间连接点的基波电压信号，将所述输入至锁相单元3032中；所述锁相单元3032，用于：根据所述目标逆变器3011与电网304之间连接点的基波电压信号，输出同步信号；所述目标次谐波信号生成单元3033，用于：基于所述同步信号的相位以及所述阻抗检测装置302输入的目标次谐波信号的幅值，生成所述目标次谐波信号。

作为一种可能的实施方式，继续参阅图3所示，所述每个逆变器301包括的控制器303，还包括：第二信号处理单元3034、电流环3035以及驱动电路3036；所述第二信号处理单元3034，用于调整所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号之和，得到第一信号；以获取所述第一信号与所述目标逆变器3011输出的信号之差，得到第二信号；所述电流环3035，用于：基于输出的第二信号生成第三信号；所述驱动电路3036，用于：将所述第三信号叠加到所述目标逆变器3011的控制信号上，通过所述叠加后的控制信号，调整所述目标逆变器3011的输出电流。

作为一种可能的实施方式，继续参阅图3所示，所述阻抗检测装置302还包括：阻抗计算单元3024；所述阻抗计算单元3024，用于：获取并网系统300的dq轴电压分量以及dq轴电流分量；以获取所述并网系统300的电阻中的感性成分以及阻性成分；其中，以获取所述并网系统的电阻中的阻性成分的方式，符合如下公式：

r_{g_e}为所述并网系统300的电阻中的阻性成分，所述U_{d_hx}为并网系统300的d轴电压分量的有效值，所述U_{q_hx}为并网系统300的q轴电压分量的有效值，所述I_{d_hx}为并网系统300的d轴电流分量的有效值，所述I_{q_hx}为并网系统300的q轴电流分量的有效值；

以获取所述并网系统300的电阻中的感性成分的方式，符合如下公式：

L_{g_e}为所述并网系统300的电阻中的感性成分。

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、或以获取机程序产品。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以获取机可用程序代码的以获取机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的以获取机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和以获取机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由以获取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。可提供这些以获取机程序指令到通用以获取机、专用以获取机、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，使得通过以获取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。

这些以获取机程序指令也可存储在能引导以获取机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的以获取机可读存储器中，使得存储在该以获取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。

这些以获取机程序指令也可装载到以获取机或其他可编程数据处理设备上，使得在以获取机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生以获取机实现的处理，从而在以获取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。

Claims (13)

1.一种电网阻抗检测方法，其特征在于，所述方法应用于并网系统，所述并网系统中包括多个逆变器，所述方法包括：

根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，所述并网点为所述并网系统与电网的连接点；

根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整所述目标次谐波信号的相位，所述目标逆变器为所述多个逆变器中的任意一个；

利用所述目标次谐波信号的幅值以及所述目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号；

基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流，以获取所述并网系统的阻抗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，包括：

获取所述并网点的电流中所述目标次谐波信号的电流值；

利用所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流，调整目标次谐波信号的幅值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流，调整目标次谐波信号的幅值，包括：

基于所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差，通过比例积分控制器调整目标次谐波信号的幅值。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整所述目标次谐波信号的相位，包括：

调整目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位，将所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位调整为所述目标次谐波信号的相位。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调整目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位，将所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号的信号相位调整为所述目标次谐波信号的相位，包括：

将所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号输入至锁相单元中，所述锁相单元输出的同步信号的相位为所述目标次谐波信号的相位。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流，包括：

调整所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号之和，得到第一信号；

以获取所述第一信号与所述目标逆变器输出的信号之差，得到第二信号；

利用第二信号改变所述目标逆变器的输出电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用第二信号改变所述目标逆变器的输出电流，包括：

将所述第二信号输入电流环，得到第三信号；

将所述第三信号叠加到所述目标逆变器的控制信号上，通过所述叠加后的控制信号改变所述目标逆变器的输出电流。

8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，以获取所述并网系统的阻抗，包括：

获取并网系统的dq轴电压分量以及dq轴电流分量；

以获取所述并网系统的电阻中的感性成分以及阻性成分；

其中，以获取所述并网系统的电阻中的阻性成分的方式，符合如下公式：

r_{g_e}为所述并网系统的电阻中的阻性成分，所述U_{d_hx}为并网系统的d轴电压分量的有效值，所述U_{q_hx}为并网系统的q轴电压分量的有效值，所述I_{d_hx}为并网系统的d轴电流分量的有效值，所述I_{q_hx}为并网系统的q轴电流分量的有效值；

以获取所述并网系统的电阻中的感性成分的方式，符合如下公式：

L_{g_e}为所述并网系统的电阻中的感性成分。

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，所述交流电网为单相交流电网或三相交流电网。

10.一种并网系统，其特征在于，包括多个逆变器、阻抗检测装置，每个逆变器包括控制器；

所述阻抗检测装置，用于：根据并网点的电流，调整目标次谐波信号的幅值，所述并网点为所述并网系统与电网的连接点；

所述控制器，用于：根据目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，调整所述目标次谐波信号的相位，所述目标逆变器为所述多个逆变器中的任意一个；利用所述目标次谐波信号的幅值以及所述目标次谐波信号的相位，生成目标次谐波信号；基于所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号，调整所述目标逆变器的输出电流；

所述阻抗检测装置，还用于：在调整所述目标逆变器的输出电流后，以获取所述并网系统的阻抗。

11.根据权利要求10所述的并网系统，其特征在于，所述阻抗检测装置，包括：谐波电流提取单元、第一信号处理单元以及比例积分控制单元；

所述谐波电流提取单元，用于：获取所述并网点的电流中所述目标次谐波信号的电流；

所述第一信号处理单元，用于：以获取所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差；

所述比例积分控制单元，用于：基于所述目标次谐波信号的电流与预设目标次谐波信号的电流之差，调整目标次谐波信号的幅值。

12.根据权利要求10或11所述的并网系统，其特征在于，所述每个逆变器包括的控制器，具体包括：基波提取单元、锁相单元以及目标次谐波信号生成单元；

所述基波提取单元，用于：获取所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，将所述输入至锁相单元中；

所述锁相单元，用于：根据所述目标逆变器与电网之间连接点的基波电压信号，输出同步信号；

所述目标次谐波信号生成单元，用于：基于所述同步信号的相位以及所述阻抗检测装置输入的目标次谐波信号的幅值，生成所述目标次谐波信号。

13.根据权利要求10-12任一所述的并网系统，其特征在于，所述每个逆变器包括的控制器，还包括：第二信号处理单元、电流环以及驱动电路；

所述第二信号处理单元，用于调整所述目标次谐波信号以及所述目标逆变器的基波电流信号之和，得到第一信号；以获取所述第一信号与所述目标逆变器输出的信号之差，得到第二信号；

所述电流环，用于：基于输出的第二信号生成第三信号；

所述驱动电路，用于：将所述第三信号叠加到所述目标逆变器的控制信号上，通过所述叠加后的控制信号，调整所述目标逆变器的输出电流。

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