扰动混合注入的阻抗扫频控制方法技术

本发明专利技术提供了一种扰动混合注入的阻抗扫频控制方法。该方法所涉及的阻抗扫频控制装置包括扰动混合注入单元和扰动控制单元。所述阻抗扫频控制方法通过扰动混合注入装置注入持续时间、幅值可设置的一次扰动信号，通过预先比较一次扰动响应幅值与基波幅值比值关系，选择满足精度与系统稳定性的扰动注入方式作为二次扰动注入。扰动控制单元采集二次扰动下并网设备的响应，计算得到并网设备的阻抗。所提的方法实现简单，且能有效的选择精度高，对系统稳定性影响小的扰动注入方式。所提供的阻抗扫频控制装置能够实现电压和电流扰动注入。对基于阻抗的稳定性分析提供了基础。

Impedance Sweep Control Method for Perturbation Mixed Injection

【技术实现步骤摘要】
扰动混合注入的阻抗扫频控制方法
本专利技术属于电能质量和控制领域，涉及一种并网条件下电压扰动电流扰动混合注入的阻抗扫频方法，在分布式发电研究中，提供一种设备阻抗的扫频测量中扰动注入的选择方法。技术背景基于阻抗的并网系统稳定性分析，需要获悉电网阻抗和并网设备的阻抗。而阻抗扫频实验能够在不需要获取并网设备的控制结构和参数的情况下，通过阻抗扫频实验获知并网设备的输出阻抗。现有的阻抗测量技术应用，通常采用单次扰动直接注入的方式，要么采用注入电流扰动方式测量，要么采用注入电压扰动方式测量，都有一定局限性。例如：1)王赟程，陈新和陈杰发表于2016年11月5日《中国电机工程学报》第36卷第21期上的《基于谐波线性化的三相LCL型并网逆变器正负序阻抗建模分析》，该文使用基于电压扰动注入的阻抗扫频方式，这种方式在待测阻抗较小，或者电网阻抗较大时，待测阻抗响应很小，影响测量精度。并且此时电压扰动注入的方式，更有可能成为并网设备阻抗与电网阻抗发生串联谐振的激励源，恶化系统的稳定性。2)王一，刘树和刘建政发表于2018年5月5日《中国电机工程学报》第38卷第9期上的《分布式逆变器并网系统谐振机理研究》，该文使用基于电流扰动注入的阻抗扫频方式，这种注入方式在待测阻抗很大时，由于电网阻抗的分流作用，待测阻抗响应很小，会带来很大的测量误差，阻抗的测量精度不高。并且此时电流扰动注入的方式，更有可能成为并网设备阻抗与电网阻抗发生并联谐振的激励源，恶化系统的稳定性。现有的阻抗测量技术，要么采用注入电流扰动方式测量，要么采用注入电压扰动方式测量，在并网在线测量阻抗时都有一定局限性。当被测阻抗较小、电网阻抗较大、采用电压扰动的方式时，由于响应较小，从而测量精度较差；同理，当被测阻抗较大、采用电流扰动方式时，由于电网阻抗较小、分流较大的作用，流入待测阻抗的扰动电流很小，因此待测阻抗的响应很小、测量精度较差，并且单一的扰动注入方式无法避免成为待测阻抗与电网阻抗之间谐振的激励源问题。针对上述问题，提出电压扰动电流扰动混合注入的阻抗测量方法，依据注入测试扰动的响应大小，选择响应较大且不会对系统稳定造成影响的扰动注入方式测量，获得不同频率段的阻抗。综上所述，现有的阻抗测量技术存在以下问题：1、单一的扰动注入扫频方法在并网设备阻抗与电网阻抗相差较大时响应较小、测量精度差；2、单一的扰动注入方式在并网设备阻抗与电网发生谐振式无法避免成为谐振激励源的问题。
技术实现思路
本专利技术实例提供了并网设备的阻抗扫频扰动选择方法及扰动电压、电流混合注入的实验设备。用于解决单一扰动注入情况下的测量精度低以及单一扰动带来的谐振激励问题。为解决本专利技术的技术问题，本专利技术提供了一种扰动混合注入的阻抗扫频控制方法，所采用的技术方案为：在传统的扰动注入基础上，分别注入时间、幅值可设置的电压、电流测试扰动，检测两种扰动激励的响应，比较不同测试扰动下响应相对于基波的大小，从而选择出一种精度高、对设备稳态运行小的扰动注入方式，进而测量并网设备的阻抗大小。本专利技术的目的是这样实现的。本专利技术提供了一种扰动混合注入的阻抗扫频控制方法，其中扰动混合注入的阻抗扫频控制方法所涉及的拓扑结构包括电网、并网设备、接入电网与并网设备相连接的公共耦合点PCC处的扰动阻抗扫频装置；所述扰动阻抗扫频装置包括扰动混合注入单元、扰动控制单元；所述扰动混合注入单元包括扰动电压注入单元和扰动电流注入单元，所述扰动控制单元包括采样单元和选择及计算单元；所述扰动电压注入单元串联接入电网与并网设备相连接的公共耦合点PCC，所述电流注入单元并联接入电网与并网设备相连接的公共耦合点PCC，所述采样单元接入电网与并网设备相连接的公共耦合点PCC，采样公共耦合点PCC的电压和电流，所述选择及计算单元的输入端与采样单元的输出端相连，所述选择及计算单元与扰动混合注入单元通讯相连接；本控制方法通过预先比较一次电压、电流扰动的响应幅值与基波幅值比值关系，选择注入二次扰动，进行阻抗测量，具体的，本控制方法包括以下步骤：步骤1，参数设定，包括以下参数：当前周期扰动频率ω、扰动间隔频率差Δω、最大扰动频率ωmax，一次扰动电压幅值Autest、一次扰动电流幅值Aitest、一次扰动注入持续时间Ttest，一次扰动响应占基波的最大允许百分比M、二次扰动注入持续时间Tmeas、二次扰动电压幅值Aumeas、二次扰动电流幅值Aimeas；步骤2，将扰动混合注入装置接入并网设备与电网相连接的公共耦合点PCC；步骤3，通过采样单元采集并网设备稳定运行时公共耦合点PCC处的基波电压幅值U1,基波电流幅值I1；步骤4，通过扰动电压注入单元向公共耦合点PCC处注入幅值为一次扰动电压幅值Autest、持续时间为一次扰动注入持续时间Ttest、频率为当前周期扰动频率ω的测试电压扰动；通过电流注入单元向公共耦合点PCC处注入幅值为一次扰动电流幅值Aitest、持续时间为一次扰动注入持续时间Ttest、频率为当前周期扰动频率ω的测试电流扰动；步骤5，记录公共耦合点PCC处在步骤4所述测试电压扰动下电流响应在当前周期扰动频率ω的谐波电流的幅值，并记为谐波电流响应幅值Ai1(ω)，计算谐波电流响应幅值Ai1(ω)与基波电流幅值I1之间的比值关系ru，并记为电流比ru，ru＝Ai1(ω)/I1；步骤6，记录公共耦合点PCC处在步骤4所述测试电流扰动下电压响应在当前周期扰动频率ω的谐波电压的幅值，记为谐波电压响应幅值Au1(ω)，计算谐波电压响应幅值Au1(ω)与基波电压幅值U1之间的比值关系ri，并记为电压比ri，ri＝Au1(ω)/U1；步骤7，比较电流比ru、电压比ri、一次扰动响应占基波的最大允许百分比M，并进行如下选择：若ru＜M且ri＜M且ru≥ri，或ru＜M且ri≥M，进入步骤8，若ru＜M且ri＜M且ru＜ri，或ru≥M且ri＜M，进入步骤9，若ru≥M且ri≥M，进入步骤11；步骤8，通过扰动电压注入单元再次向公共耦合点PCC处注入持续时间为二次扰动注入持续时间Tmeas、幅值为二次扰动电压幅值Aumeas、频率为当前周期扰动频率ω的测试电压扰动，然后进入步骤10；步骤9，通过扰动电流注入单元再次向公共耦合点PCC处注入持续时间为二次扰动注入持续时间Tmeas、幅值为二次扰动电流幅值Aimeas、频率为当前周期扰动频率ω的测试电流扰动；步骤10，记录公共耦合点PCC处在二次扰动下电压响应在当前周期扰动频率ω的谐波电压的幅值和相位，记为电压谐波分量幅值Au2(ω)和电压谐波分量的相位Pu2(ω)；记录公共耦合点PCC处在二次扰动下电流响应在频率为当前周期扰动频率ω的幅值和相位，记为电流谐波分量幅值Ai2(ω)和电流谐波分量相位Pi2(ω)；计算并网设备输出阻抗Z在扰动频率ω下的阻抗幅值|Z(ω)|及阻抗相位∠Z(ω)：步骤11，在当前周期扰动频率ω上增加一个扰动间隔频率差Δω得到下一周期扰动频率ω'，ω'＝ω+Δω；若ω'≤ωmax，返回步骤4，并将下一周期扰动频率ω'代入当前周期扰动频率ω进入下一周期的注入及控制；若ω'＞ωmax，控制结束。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：1)选择在不影响并网设备稳态运行情况下扰动响应较大的扰动注入方式，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扰动混合注入的阻抗扫频控制方法，其中扰动混合注入的阻抗扫频控制方法所涉及的拓扑结构包括电网(10)、并网设备(40)、接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC处的扰动阻抗扫频装置；所述扰动阻抗扫频装置包括扰动混合注入单元(20)、扰动控制单元(30)；所述扰动混合注入单元(20)包括扰动电压注入单元(201)和扰动电流注入单元(202)，所述扰动控制单元(30)包括采样单元(301)和选择及计算单元(302)；所述扰动电压注入单元(201)串联接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，所述电流注入单元(202)并联接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，所述采样单元(301)接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，采样公共耦合点PCC的电压和电流，所述选择及计算单元(302)的输入端与采样单元(301)的输出端相连，所述选择及计算单元(302)与扰动混合注入单元(20)通讯连接；其特征在于：本控制方法通过预先比较一次电压、电流扰动的响应幅值与基波幅值比值关系，选择注入二次扰动，进行阻抗测量，具体的，本控制方法包括以下步骤：步骤1，参数设定，包括以下参数：当前周期扰动频率ω、扰动间隔频率差Δω、最大扰动频率ωmax，一次扰动电压幅值Autest、一次扰动电流幅值Aitest、一次扰动注入持续时间Ttest、一次扰动响应占基波的最大允许百分比M、二次扰动注入持续时间Tmeas、二次扰动电压幅值Aumeas、二次扰动电流幅值Aimeas；步骤2，将扰动混合注入装置(20)接入并网设备(40)与电网(10)相连接的公共耦合点PCC；步骤3，通过采样单元(301)采集并网设备(40)稳定运行时公共耦合点PCC处的基波电压幅值U1,基波电流幅值I1；步骤4，通过扰动电压注入单元(201)向公共耦合点PCC处注入幅值为一次扰动电压幅值Autest、持续时间为一次扰动注入持续时间Ttest、频率为当前周期扰动频率ω的测试电压扰动；通过电流注入单元(202)向公共耦合点PCC处注入幅值为一次扰动电流幅值Aitest、持续时间为一次扰动注入持续时间Ttest、频率为当前周期扰动频率ω的测试电流扰动；步骤5，记录公共耦合点PCC处在步骤4所述测试电压扰动下电流响应在当前周期扰动频率ω的谐波电流的幅值，并记为谐波电流响应幅值Ai1(ω)，计算谐波电流响应幅值Ai1(ω)与基波电流幅值I1之间的比值关系ru，并记为电流比ru，ru＝Ai1(ω)/I1；步骤6，记录公共耦合点PCC处在步骤4所述测试电流扰动下电压响应在当前周期扰动频率ω的谐波电压的幅值，记为谐波电压响应幅值Au1(ω)，计算谐波电压响应幅值Au1(ω)与基波电压幅值U1之间的比值关系ri，并记为电压比ri，ri＝Au1(ω)/U1；步骤7，比较电流比ru、电压比ri、一次扰动响应占基波的最大允许百分比M，并进行如下选择：若ru＜M且ri＜M且ru≥ri，或ru＜M且ri≥M，进入步骤8，若ru＜M且ri＜M且ru＜ri，或ru≥M且ri＜M，进入步骤9，若ru≥M且ri≥M，进入步骤11；步骤8，通过扰动电压注入单元(201)再次向公共耦合点PCC处注入持续时间为二次扰动注入持续时间Tmeas、幅值为二次扰动电压幅值Aumeas、频率为当前周期扰动频率ω的测试电压扰动，然后进入步骤10；步骤9，通过扰动电流注入单元(202)再次向公共耦合点PCC处注入持续时间为二次扰动注入持续时间Tmeas、幅值为二次扰动电流幅值Aimeas、频率为当前周期扰动频率ω的测试电流扰动；步骤10，记录公共耦合点PCC处在二次扰动下电压响应在当前周期扰动频率ω的谐波电压的幅值和相位，记为电压谐波分量幅值Au2(ω)和电压谐波分量的相位Pu2(ω)；记录公共耦合点PCC处在二次扰动下电流响应在频率为当前周期扰动频率ω的幅值和相位，记为电流谐波分量幅值Ai2(ω)和电流谐波分量相位Pi2(ω)；计算并网设备输出阻抗Z在扰动频率ω下的阻抗幅值|Z(ω)|及阻抗相位∠Z(ω)：...

【技术特征摘要】
1.一种扰动混合注入的阻抗扫频控制方法，其中扰动混合注入的阻抗扫频控制方法所涉及的拓扑结构包括电网(10)、并网设备(40)、接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC处的扰动阻抗扫频装置；所述扰动阻抗扫频装置包括扰动混合注入单元(20)、扰动控制单元(30)；所述扰动混合注入单元(20)包括扰动电压注入单元(201)和扰动电流注入单元(202)，所述扰动控制单元(30)包括采样单元(301)和选择及计算单元(302)；所述扰动电压注入单元(201)串联接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，所述电流注入单元(202)并联接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，所述采样单元(301)接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，采样公共耦合点PCC的电压和电流，所述选择及计算单元(302)的输入端与采样单元(301)的输出端相连，所述选择及计算单元(302)与扰动混合注入单元(20)通讯连接；其特征在于：本控制方法通过预先比较一次电压、电流扰动的响应幅值与基波幅值比值关系，选择注入二次扰动，进行阻抗测量，具体的，本控制方法包括以下步骤：步骤1，参数设定，包括以下参数：当前周期扰动频率ω、扰动间隔频率差Δω、最大扰动频率ωmax，一次扰动电压幅值Autest、一次扰动电流幅值Aitest、一次扰动注入持续时间Ttest、一次扰动响应占基波的最大允许百分比M、二次扰动注入持续时间Tmeas、二次扰动电压幅值Aumeas、二次扰动电流幅值Aimeas；步骤2，将扰动混合注入装置(20)接入并网设备(40)与电网(10)相连接的公共耦合点PCC；步骤3，通过采样单元(301)采集并网设备(40)稳定运行时公共耦合点PCC处的基波电压幅值U1,基波电流幅值I1；步骤4，通过扰动电压注入单元(201)向公共耦合点PCC处注入幅值为一次扰动电压幅值Autest、持续时间为一次扰动注入持续时间Ttest、频率为当前周期扰动频率ω的测试电压扰动；通过电流注入单元(202)向公共耦合点PCC处注入幅值为一次扰动电流幅值Aitest、持续时间为一次扰动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，黄耀，张永新，王艺潮，张兴，王付胜，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34