[发明专利]基于UPQC的高精度阻抗测量装置及其切换控制方法

权利要求书

1.一种基于UPQC的高精度阻抗测量装置的切换控制方法，基于UPQC的高精度阻抗测量装置包括UPQC扰动注入单元、信号处理单元、宽频带阻抗计算与监控单元、控制单元，其中UPQC扰动注入单元的串联侧经耦合变压器串入待测装备，并联侧直接并联接入待测装备；所述信号处理单元与所述UPQC扰动注入单元并联侧连接；所述信号处理单元通过所述宽频带阻抗计算与监控单元连接所述控制单元，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过UPQC阻抗测量装置向待测装备注入特定频率的电压扰动，分别检测待测装备侧与电网侧的电压、电流量；

2)将检测到的电压、电流量进行傅里叶变换，提取出所述特定频率的电压、电流扰动分量；

3)将提取出的电压、电流扰动分量由时域变换到频域后，利用阻抗计算公式计算所述特定频率处的电网阻抗、待测装备阻抗；

4)比较计算得到的电网阻抗与待测装备阻抗的大小；当电网阻抗小于或等于待测装备阻抗时，保存所述特定频率处的电网阻抗及待测装备阻抗，继续从步骤1)开始计算下一个频率点的阻抗；当电网阻抗大于待测装备阻抗时，通过UPQC阻抗测量装置向待测装备注入所述特定频率的电流扰动；

5)分别检测待测装备侧与电网侧的电压、电流量，并对其进行傅里叶变换，提取出所述特定频率的电压、电流扰动分量；

6)将提取出的电压、电流扰动分量由时域变换到频域后，利用阻抗计算公式计算所述特定频率处的电网阻抗、待测装备阻抗；

7)保存所述特定频率处的电网阻抗及待测装备阻抗，继续从步骤1)开始计算下一个频率点的阻抗；

8)当所有频率点的阻抗计算完后，输出测量的宽频带阻抗。

2.根据权利要求1所述的基于UPQC的高精度阻抗测量装置的切换控制方法，其特征在于，步骤1)中，通过UPQC阻抗测量装置向待测装备注入特定频率的电压扰动的具体实现过程包括：

1)在每个采样周期的起始点，对基于UPQC的高精度阻抗测量装置的串联侧输出电压u_{p_abc}、并联侧输出电流i_{p_abc}、直流侧电压u_dc、流入待测装备侧的电流i_{_abc}、待测装备侧分布的电压v_{_abc}、电网电流i_{g_abc}、以及电网电压v_{g_abc}分别进行采样；

2)将电压指令信号u_dcref与采样得到的直流侧电压u_dc作差，得到电压误差量Δu_dc；

3)串联侧注入电压扰动，并联侧用来稳定直流侧电压的控制模式下：串联侧直流电压稳定控制开关s₁、并联侧扰动电流注入控制开关s₄断开，串联侧扰动电压注入控制开关s₂、并联侧直流电压稳定控制开关s₃闭合，电压误差量Δu_dc经直流外环PI控制后限幅输出，所得值与电网同步信号相乘，得到指令信号x_{_abc}；

4)将指令信号x_{_abc}与采样得到的UPQC并联侧输出电流i_{p_abc}作差，得到电流误差量Δi_{_abc}；

5)将电流误差量Δi_{_abc}经交流电流内环QPR控制，所得信号经PWM调制，得到UPQC并联侧开关管的控制信号m_{i_abc}，控制并联侧逆变电路开关管的开通与关断；

6)正序电压扰动指令值v^*_{p_abc}与采样得到的UPQC串联侧输出电压v_{p_abc}作差，或者负序电压扰动指令值v^*_{n_abc}与采样得到的UPQC串联侧输出电压v_{n_abc}作差，得到电压偏差值Δv_{_abc}；

7)电压偏差值Δv_{_abc}经交流电压内环QPR控制，所得信号经PWM调制，得到UPQC串联侧开关管的控制信号m_{u_abc}，控制串联侧逆变电路开关管的开通与关断。

3.根据权利要求1所述的基于UPQC的高精度阻抗测量装置的切换控制方法，其特征在于，步骤4)中，通过UPQC阻抗测量装置向待测装备注入特定频率的电流扰动的具体实现过程包括：

1)将电压指令信号u_dcref与采样得到的直流侧电压u_dc作差，得到电压误差量Δu_dc；电压误差量Δu_dc经直流外环PI控制后限幅输出，所得值与电网同步信号相乘，得到指令信号x_{_abc}；

2)并联侧注入电流扰动，串联侧用来稳定直流侧电压的控制模式下：串联侧扰动电压注入控制开关s₂、并联侧直流电压稳定控制开关s₃断开，串联侧直流电压稳定控制开关s₁、并联侧扰动电流注入控制开关s₄闭合，将指令信号x_{_abc}与采样得到的UPQC串联侧输出电压v_{p_abc}作差，得到电压误差量Δv_{_abc}；

3)将电压误差量Δv_{_abc}经交流电压内环QPR控制，所得信号经PWM调制，得到UPQC串联侧开关管的控制信号m_{u_abc}，控制串联侧逆变电路开关管的开通与关断；

4)正序电流扰动指令值i^*_{p_abc}与采样得到的UPQC并联侧输出电流i_{p_abc}作差，或者负序电流扰动指令值i^*_{n_abc}与采样得到的UPQC并联侧输出电流i_{n_abc}作差，得到电流偏差值Δi_{_abc}；

5)电流偏差值Δi_{_abc}经交流电流内环QPR控制，所得信号经PWM调制，UPQC并联侧开关管的控制信号m_{i_abc}，控制并联侧逆变电路开关管的开通与关断。