CN117990986A - 一种变流器阻抗测量方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变流器阻抗测量方法、装置、电子设备及介质，应用于变流器数据计算处理领域。本申请在变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动以及正序电压扰动，以得第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值；根据得到的数值确定第一待测阻抗值和传递函数；进而根据第一待测阻抗值、传递函数、滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值以及初始阻抗值，根据二次扰动频率下滤波器等效阻抗值和传递函数确定的解耦系数和初始阻抗值确定变流器的最终的目标阻抗值。可见，本申请操作过程简单，无需增加、改变器件，整体工程成本低。并且考虑了电网阻抗值和线路阻抗值的影响，以得到真实准确的变流器阻抗值。
Description
技术领域
本申请涉及变流器数据计算处理领域，特别是涉及一种变流器阻抗测量方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
变流器作为可以使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备，广泛应用于实际场景中。而在使用过程中，变流器的阻抗值作为一个重要参数，影响着电压等变化的质量。在知晓变流器的具体结构以及相关参数的基础上，根据变流器交流侧正序阻抗理论模型可以得到变流器的阻抗值。但是通常变流器的具体结构以及相关参数是无从知晓的，因此可以对变流器的阻抗值进行实际测量。
其实际测量分为两类，一类为一次侧测量，另一类为二次侧测量。基于变流器的一次侧测量方法具体为：在待测变流器的端口处串联扰动电压源或并联扰动电流源，根据待测变流器的端口的输出电流或端口电压计算端口的宽频阻抗特性，如图1所示。该方法作为最常用且准确度较高的方法，但是该方法实际工程中成本高、运输困难，扰动电源接入实际一次侧主电路的操作复杂，同时，一次侧扰动电源的扰动切换的速度慢，导致不同频率点之间的时间间隔大，以及不同容量的变流器对应的扰动电源的容量也不同，需要单独设计对应的主电路、控制参数、保护装置，其该方法的普适性较差。基于变流器的二次侧测量方法具体为：通过在变流器的控制环路中注入扰动来进行变流器阻抗的测量。目前现有的一些扰动注入方式有：在变流器并网点的电压电流采样点叠加特定扰动频率下的正弦波，并且同时需要在测量前人为地改变主电路中电网等效阻抗，即串联一个小电感，再或者在变流器的参考电压生成处以及锁相环采样电压输出处两个位置注入扰动，最终在通过计算得到变流器的阻抗值，但是该方法的使用前提是，阻抗测量人员能够知道变流器的基本控制结构并能够修改变流器的控制器中的环路以实现扰动注入，否则，该方法失效，同时，在该方法中控制环路（前馈环路、锁相环环路）是独立分别测量的，未考虑电网阻抗的影响是这种方法的缺陷。
鉴于上述技术，寻求一种变流器阻抗测量方法是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种变流器阻抗测量方法、装置、电子设备及介质。可以解决现有技术中一次侧测量方法中成本高、运输困难，操作复杂，以及二次侧测量需要厂家公开控制器的全部设计以及未考虑电网阻抗的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种变流器阻抗测量方法，包括：
对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；
对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；
根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；
根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；
根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值确定初始阻抗值；
基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数；
根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。
优选地，第一扰动电流值的表达式为：
；
其中，i g1为第一扰动电流值，v p1为对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动产生的第一扰动电压值，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Δi t 为对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动对应的虚拟扰动电流，G c 为传递函数。
优选地，第二扰动电流值的表达式为：
；
其中，i g2为第二扰动电流值，v p2为对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动产生的第二扰动电压值，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Δv t 为对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动对应的虚拟扰动电压。
优选地，第二待测阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' 0(s)为第二待测阻抗值，Z' filter 为带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，G c 为传递函数，L 1为电感值，C f 为电容值，s为频域算子。
优选地，初始阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Z' 0(s)为第二待测阻抗值，Z' p (s)为初始阻抗值。
优选地，基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数，解耦系数的表达式为：
；
其中，K '为解耦系数，Z' filter 为带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，Z filter 为未带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，G c 为传递函数；其中，Z' filter 和Z filter 均为基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值；
根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值，目标阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' p (s)为初始阻抗值，Z p (s)为目标阻抗值。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种变流器阻抗测量装置，包括：
电流扰动模块，用于对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；
电压扰动模块，用于对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；
第一确定模块，用于根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；
第二确定模块，用于根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；
第三确定模块，用于根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值确定初始阻抗值；
第四确定模块，用于基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数；
第五确定模块，用于根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种电子设备，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现上述的变流器阻抗测量方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的变流器阻抗测量方法的步骤。
本申请所提供的一种变流器阻抗测量方法，包括：对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值确定初始阻抗值；基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数；根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。可见，本申请在变流器的电压电流的采样点注入虚拟的二次侧扰动，也就是分别叠加正序电流扰动和正序电压扰动，在操作过程中无需增加实际的扰动电源，也无需改变一次侧电路元件，整体上工程成本低、实际操作简单。同时本申请的目标阻抗值的计算中不需要变流器的生产厂家开放其控制器的参数以及结构，整体上扩大本申请的使用范围。并且本申请在目标阻抗值的计算中考虑了电网阻抗值和线路阻抗值的影响，在得到最终的目标阻抗值前进行了解耦，去除了电网等效阻抗的影响，以得到真实准确的变流器的阻抗值。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一次侧测量方法的框图；
图2为本申请实施例提供的一种变流器阻抗测量方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的变流器的主电路拓扑图；
图4为本申请实施例提供的变流器网侧输出电流闭环控制框图；
图5为本申请实施例提供的变流器内的锁相环控制框图；
图6为本申请实施例提供的一种变流器阻抗测量方法的完整流程图；
图7为本申请实施例提供的第一对比图；
图8为本申请实施例提供的第二对比图；
图9为本申请另一实施例提供的一种变流器阻抗测量装置；
图10为本申请另一实施例提供的电子设备的结构图。
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，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种变流器阻抗测量方法、装置、电子设备及介质。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
为解决上述技术问题，本申请提供一种变流器阻抗测量方法，如图2所示，包括如下步骤：
S10：对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值。
S11：对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值。
在具体的实施例中，变流器的主电路拓扑图如图3所示，其中，图3所示的电路拓扑图为三相电路拓扑图，a、b、c为三相电压；L 1a 、L 1b 、L 1c 、L 2a 、L 2b 、L 2c 、L ga 、L gb 、L gc 为电感（其中，L 1a 、L 1b 、L 1c 的电感值相同，其电感值为L 1；L 2a 、L 2b 、L 2c 的电感值相同，其电感值为L 2；L ga 、L gb 、L gc 的电感值相同，其电感值为L g）；C fa 、C fb 、C fc 为电容（其中，C fa 、C fb 、C fc 的电容值均相同，为C f ）；i 1a 、i 1b 、i 1c 、i 2a 、i 2b 、i 2c 、i ca 、i cb 、i cc 为电流；v ca 、v cb 、v cc 为电容电压；R da 、R db 、R dc 为电阻（其中，R da 、R db 、R dc 的电阻值均相同，其电阻值为R d ）。在此过程中对应的网侧输出电流闭环控制框图如图4所示，其中，d轴坐标系上的电流I 2ref 与d轴坐标系上的参考电流i 2d 通过控制器中的电流环G i ，与图1中的PCC处的电压在d轴坐标下的电压v gd 进行组合，q轴坐标系上的电流0与q轴坐标系上的参考电流i 2q 通过控制器中电流环参数G i ，与图1中的PCC处的电压在q轴坐标下的电压v gq 进行组合，两次组合的结果进行坐标系dq-αβ的转换，并且在电压为（U dc 为供电端电压）的基础上，进行空间矢量脉宽调制的（Space Vector Pulse WidthModulation，SVPWM）转换，以得需要的触发脉冲（Pulse width modulation，PWM）。而在此过程中的锁相环控制框图如图5所示，其中，将图1中的PCC处的电压在abc坐标系中的v ga 、v gb 和v gc 进行坐标系abc-dq的转换，以得电压V d 和V q ，然后电压V q 进入PID控制系统进行初始计算（也就是/>，其中，Kp pll 和/>均为锁相环控制器参数），再依次通过角速度/>，算子和相角θ的计算，以得最终的结果。在此基础上，交流器交流测正序阻抗理论模型如下：
；
其中，；
式中，M为中间变量，V 1为电压幅值，Z p (s)为阻抗值（模型），s为频域算子，L 1和L 2为电感值，C f 为电容值，R d 为电阻参数，K PWM 为变流器的电压增益，G i 为控制器中的电流环系数，f 1为电网频率（50Hz），T p (s)为锁相环函数，I 1为电流幅值，为角度矢量，K f 为电压前馈系数，G id 为输出电流采样延时值，G vd 为PCC点电压采样延时值。
由此可见，在知晓变流器的全部结构以及相关参数的基础上，根据上述公式可以得到变流器的阻抗值，但是在实际应用中，厂家不可能将变流器的结构等全部公开，因此上述公式在实际应用中并不现实。但是在实际应用中，变流器的主要作用是已知的，也就是说，无论何种变流器，其主要的主电路拓扑图基本相同，也就是图3所示的主电路拓扑图。
在此基础上，确定变流器的电流采样值点和电压采样值点，依次对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压，对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压。其中，电流扰动的注入会引起变流器的控制器产生扰动，进而输出一定的扰动电流（也就是第一扰动电流）。该第一扰动电流包含2部分：一部分是由于电流扰动的注入引起的电流环输出的一部分第一扰动电流，另一部分是由于线路阻抗和电网等效阻抗的存在，输出的扰动电流又在变流器的并网点激励出同频率下的扰动电压，而该扰动电压又使得变流器的锁相环以及前馈电路以并网点处的电压作为输入控制其环路电路产生扰动，从而输出另一部分第一扰动电流，将两部分的第一扰动电流相加也就是最终的第一扰动电流，进而根据第一扰动电流确定对应的第一扰动电流值，其中，第一扰动电流值和第一扰动电压可直接根据测量得到。而电压扰动的注入同样会激励变流器的控制器产生扰动，从而输出扰动电流，但与电流扰动不同，这时的电压扰动输出的扰动电流只包括1部分：也就是扰动电压使得变流器的锁相环以及前馈电流等以并网点电压作为输入的控制其环路电路产生扰动，从而输出第二扰动电流，进而根据第二扰动电流确定对应的第二扰动电流值。其中，第二扰动电流值和第二扰动电压可直接根据测量得到。
其中，注入的电压扰动或者电流扰动可以为脉冲波信号或者随机二进制序列以及各种宽频信号等，本申请不限定。
S12：根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数。
S13：根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子。
S14：根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值与初始阻抗值的对应关系，确定初始阻抗值。
在本申请实施例中，在上述步骤中采用测量手段确定已知具体数值的第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值，但是第一扰动电流值和第二扰动电流值的确定也是存在一定公式对应关系的，而在此的对应关系下，可以初步确定第一待测阻抗值和传递函数，进而在根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值，最终根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值与初始阻抗值的对应关系，确定初始阻抗值。其中，简单来说就是在一种明确对应关系中，有输入量和输出量，在已知输入量的基础上可以得到对应的输出量，而在已知输出量的基础上，可以反推出输入量。而本步骤中的第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值即为第一组对应关系的输出量，传递函数和第一待测阻抗值即为第一组对应关系的输入量；传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数为第二组对应关系的输入量，第二待测阻抗值为第二组对应关系的输出量；其中第一待测阻抗值和第二待测阻抗值又为第三组对应关系的输入量，最终得到的初始阻抗值为第三组对应关系的输出量。
其中，需要说明一点的是，第一待测阻抗值和第二待测阻抗值的来源为：率先将上述交流器交流测正序阻抗理论模型进行改写，则改写后的阻抗理论模型如下；
；
；
；
也就是说，本申请将原来的交流测正序阻抗理论模型进行了拆分，将阻抗值Z p (s)拆分为Z1(s)和Z0(s)。在此拆分原理以及上述的对应关系下，根据第一扰动电流值、第一扰动电压、第二扰动电流值、第二扰动电压、电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第一待测阻抗值、传递函数和第二待测阻抗值，最终再得到初始阻抗值。
S15：基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数。
S16：根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。
在本申请实施例中，当注入电流扰动和电压扰动之后对其变流器的阻抗值进行测量时，电路中的电网阻抗实际上与滤波器的网侧电感进行了串联，进而改变了原有滤波器的阻抗，因此在得到最终的目标阻抗值时，需要去除线路阻抗和电网阻抗在测量中的影响，也就是在二次扰动频率下（电流扰动和电压扰动），根据获取的电网线路阻抗值和上述步骤确定的传递函数确定解耦系数，其解耦系数表征的是线路阻抗和电网阻抗在测量中的影响，最终根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。
本申请所提供的一种变流器阻抗测量方法，包括：对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值确定初始阻抗值；基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数；根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。可见，本申请在变流器的电压电流的采样点注入虚拟的二次侧扰动，也就是分别叠加正序电流扰动和正序电压扰动，在操作过程中无需增加实际的扰动电源，也无需改变一次侧电路元件，整体上工程成本低、实际操作简单。同时本申请的目标阻抗值的计算中不需要变流器的生产厂家开放其控制器的参数以及结构，整体上扩大本申请的使用范围。并且本申请在目标阻抗值的计算中考虑了电网阻抗值和线路阻抗的影响，在得到最终的目标阻抗值前进行了解耦，去除了电网等效阻抗的影响，以得到真实准确的变流器的阻抗值。
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施例，第一扰动电流值的表达式为：
；
其中，i g1为第一扰动电流值，v p1为对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动产生的第一扰动电压值，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Δi t 为对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动对应的虚拟扰动电流，G c 为传递函数。
作为一种优选的实施例，第二扰动电流值的表达式为：
；
其中，i g2为第二扰动电流值，v p2为对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动产生的第二扰动电压值，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Δv t 为对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动对应的虚拟扰动电压。
作为一种优选的实施例，第二待测阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' 0(s)为第二待测阻抗值，Z' filter 为带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，G c 为传递函数，L 1为电感值，C f 为电容值，s为频域算子。
作为一种优选的实施例，初始阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Z' 0(s)为第二待测阻抗值，Z' p (s)为初始阻抗值。
在具体的实施例中，根据上述对交流器交流测正序阻抗理论模型进行改写以得两个阻抗值Z1(s)和Z0(s)，将其本申请中的具体数值带入改写后的阻抗值公式中可得本申请中的第一待测阻抗值Z' 1(s)和第二待测阻抗值Z' 0(s)。
其具体步骤为：根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数，也就是当第一扰动电流值和第二扰动电流值的表达式如上述所示时，第一待测阻抗值的表达式如下：
；
传递函数的表达式如下：
；
其中，第二待测阻抗值的表达式中的为带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值Z' filter 的表达式具体为：
；
其中，L ' 2为等效电阻值，由于i g1（测量已知），v p1（测量已知），Δi t （注入扰动已知），i g2（测量已知），v p2（测量已知），Δv t （注入扰动已知），s（已知），L 1（已知），L 2（已知），L g（已知），C f （已知），R d （已知），因此Z' filter 、Z' 1(s)和G c 均已知，进而可以得到已知的初始阻抗值Z' p (s)。
其中，需要说明的是，本申请仅是一种可以实现的方式，但是不限于只有该种实现方式，可以根据用户的需要，自行设置。
本申请提供了一种获取初始阻抗值的具体流程，同时还提供了在该流程中需要用到的计算公式，在该公式下，电路中的电压电流通过测量得到，变流器的相关参数（滤波器参数）通过元件铭牌获得，而变流器的控制参数不需要知道，整体上扩大的本申请的使用范围，同时保证了得到初始阻抗值的准确性。
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施例，基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数，解耦系数的表达式为：
；
其中，K '为解耦系数，Z' filter 为带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，Z filter 为未带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，G c 为传递函数；其中，Z' filter 和Z filter 均为基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值；
根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值，目标阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' p (s)为初始阻抗值，Z p (s)为目标阻抗值。
在具体的实施例中，当注入电流扰动和电压扰动之后对其变流器的阻抗值进行测量时，电路中的电网阻抗实际上与滤波器的网侧电感进行了串联，进而改变了原有滤波器的阻抗，因此在得到最终的目标阻抗值时，需要去除线路阻抗和电网阻抗在测量中的影响，也就是在二次扰动频率下（电流扰动和电压扰动），获取电网线路阻抗值和上述步骤确定的传递函数确定解耦系数，其解耦系数表征的是线路阻抗和电网阻抗在测量中的影响，最终根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。
其中，解耦系数的表达式以及目标阻抗值的表达式的确定原理如下：
目标阻抗值的完整计算公式如下：
；
；
；
；
因此，；
进而，；
由此可见，本申请在变流器的电压电流的采样点注入虚拟的二次侧扰动，也就是分别叠加正序电流扰动和正序电压扰动，操作过程中无需增加实际的扰动电源，也无需改变一次侧电路元件，整体上工程成本低、实际操作简单。同时本申请的目标阻抗值的计算中不需要变流器的生产厂家开放其控制器的参数以及结构，整体上扩大本申请的使用范围。并且本申请在目标阻抗值的计算中考虑了电网阻抗值和线路阻抗值的影响，在得到最终的目标阻抗值前进行了解耦，去除了电网等效阻抗的影响，以得到真实准确的变流器的阻抗值。
总上述实施例可知，一种变流器阻抗测量方法的完整流程图如图6所示，包括如下步骤：
S20：开始。
S21：第一次注入电流扰动。
S22：延时。
S23：记录并网点电压电流波形、扰动波形，以得第一扰动电流值。
S24：判断是否记录完成，若否，则返回步骤S23，若是，则进入步骤S25。
S25：第二次注入电压扰动。
S26：延时。
S27：记录并网点电压电流波形、扰动波形，以得第二扰动电流值。
S28：判断是否记录完成，若否，则返回步骤S27，若是，则进入步骤S29。
S29：计算初始阻抗值和解耦系数。
S30：计算变流器的目标阻抗值。
S31：判断计算是否完成，若否，则返回步骤S29。
S32：改变注入扰动的频率。
S33：判断阻抗是否测量完成，若否，则进入步骤S21，若是，则进入步骤S34。
S34：结束。
本申请第一次注入电流扰动，即将单频正弦扰动与实际变流器并网点处的电流采样值叠加；第二次为电压扰动，与第一次扰动注入同理。在实现二次侧扰动的注入后，经过一定的延时，分别记录变流器并网点处的电压电流波形以及对应的注入扰动的波形，通过傅里叶分析计算对应扰动频率的扰动分量并变换至正负序坐标系下，通过上述公式计算该待测频率点下变流器的目标阻抗值，该过程包括计算初始阻抗值和对初始阻抗值解耦得到目标阻抗值两部分的计算。在一个流程结束之后，改变注入正弦扰动的频率为下一个待测频率点，重复上述步骤。
将本申请与一次侧测量方法得到的结果进行对比，其对比结果如图7和图8所示，其中，本申请与一次侧测量的阻抗结果以及理论值基本吻合，可见本申请的准确度。
综上所述，本申请提供的方法具有以下有益效果：
1、在变流器的并网点电压电流的采样点注入虚拟的二次侧扰动，无需增加实际的扰动电源，也无需改变一次侧电路元件，因此本申请的工程成本低、实际操作简单。
2、在变流器的并网点电压电流的采样点注入虚拟的二次侧扰动，不要求改变原变流器的控制器，因此在实际阻抗测量中，即使变流器的生产厂家不开放其控制器，本申请依然可以实现阻抗值的测量。
3、本申请考虑了线路和电网等效阻抗的影响，在计算中去除了电网等效阻抗的影响，因此本申请在强弱电网下均可实现变流器阻抗值的测量，且测量频段是范围覆盖10 Hz~4 kHz。
在上述实施例中，对于一种变流器阻抗测量方法进行了详细描述，本申请还提供一种变流器阻抗测量装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
图9为本申请另一实施例提供的一种变流器阻抗测量装置模块图，包括：
电流扰动模块11，用于对变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；
电压扰动模块12，用于对变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；
第一确定模块13，用于根据第一扰动电流值、第一扰动电压值、第二扰动电流值和第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；
第二确定模块14，用于根据传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；
第三确定模块15，用于根据第一待测阻抗值和第二待测阻抗值确定初始阻抗值；
第四确定模块16，用于基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和传递函数确定解耦系数；
第五确定模块17，用于根据解耦系数和初始阻抗值确定变流器的目标阻抗值。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
图10为本申请另一实施例提供的电子设备的结构图，如图10所示，电子设备包括：存储器20，用于存储计算机程序；
处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的变流器阻抗测量方法的步骤。
本实施例提供的电子设备可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列 (Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列 (Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器 (CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图像处理器 (Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能 (Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的变流器阻抗测量方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。
在一些实施例中，电子设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本申请实施例提供的电子设备，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现上述所述的变流器阻抗测量方法，并具有相同的有益效果。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的一种变流器阻抗测量方法、装置、电子设备及介质进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一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。
Claims (9)
1.一种变流器阻抗测量方法，其特征在于，包括：
对所述变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；
对所述变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；
根据所述第一扰动电流值、所述第一扰动电压值、所述第二扰动电流值和所述第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；
根据所述传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和所述变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，所述变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；
根据所述第一待测阻抗值和所述第二待测阻抗值确定初始阻抗值；
基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和所述传递函数确定解耦系数；
根据所述解耦系数和所述初始阻抗值确定所述变流器的目标阻抗值。
2.根据权利要求1所述的变流器阻抗测量方法，其特征在于，所述第一扰动电流值的表达式为：
；
其中，i g1为所述第一扰动电流值，v p1为对所述变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动产生的所述第一扰动电压值，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Δi t 为对所述变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动对应的虚拟扰动电流，G c 为所述传递函数。
3.根据权利要求1所述的变流器阻抗测量方法，其特征在于，所述第二扰动电流值的表达式为：
；
其中，i g2为所述第二扰动电流值，v p2为对所述变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动产生的所述第二扰动电压值，Z' 1(s)为第一待测阻抗值，Δv t 为对所述变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动对应的虚拟扰动电压。
4.根据权利要求1所述的变流器阻抗测量方法，其特征在于，所述第二待测阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' 0(s)为所述第二待测阻抗值，Z' filter 为所述带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，G c 为所述传递函数，L 1为所述电感值，C f 为所述电容值，s为所述频域算子。
5.根据权利要求1所述的变流器阻抗测量方法，其特征在于，所述初始阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' 1(s)为所述第一待测阻抗值，Z' 0(s)为所述第二待测阻抗值，Z' p (s)为所述初始阻抗值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的变流器阻抗测量方法，其特征在于，所述基于二次扰动频率下电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和所述传递函数确定解耦系数，所述解耦系数的表达式为：
；
其中，K '为所述解耦系数，Z' filter 为带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，Z filter 为未带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值，G c 为所述传递函数；其中，Z' filter 和Z filter 均为所述基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值；
所述根据所述解耦系数和所述初始阻抗值确定所述变流器的目标阻抗值，所述目标阻抗值的表达式为：
；
其中，Z' p (s)为所述初始阻抗值，Z p (s)为所述目标阻抗值。
7.一种变流器阻抗测量装置，其特征在于，包括：
电流扰动模块，用于对所述变流器的电流采样值处叠加正序电流扰动，以得第一扰动电流值和第一扰动电压值；
电压扰动模块，用于对所述变流器的电压采样值处叠加正序电压扰动，以得第二扰动电流值和第二扰动电压值；
第一确定模块，用于根据所述第一扰动电流值、所述第一扰动电压值、所述第二扰动电流值和所述第二扰动电压值确定第一待测阻抗值和传递函数；
第二确定模块，用于根据所述传递函数、带有耦合的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和所述变流器的相关参数确定第二待测阻抗值；其中，所述变流器的相关参数包括电感值、电容值和频域算子；
第三确定模块，用于根据所述第一待测阻抗值和所述第二待测阻抗值确定初始阻抗值；
第四确定模块，用于基于二次扰动频率下的电网阻抗影响的滤波器等效阻抗值和所述传递函数确定解耦系数；
第五确定模块，用于根据所述解耦系数和所述初始阻抗值确定所述变流器的目标阻抗值。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的变流器阻抗测量方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质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权利要求1至6任一项所述的变流器阻抗测量方法的步骤。
Priority Applications (1)
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