[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

说明书

本发明公开了一种基于UPQC的高精度阻抗测量装置及其切换控制方法，该装置包括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系统、并联侧直接并联接入待测系统。当电网阻抗高于待测装备阻抗时，并联侧注入电流扰动，串联侧稳定直流侧电压；当电网阻抗低于待测装备阻抗时，串联侧注入电压扰动，并联侧稳定直流侧电压，使扰动高比例分布在待测装备侧，以提高阻抗测量精度。

技术领域

本发明涉及新能源发电中的阻抗测量技术领域，特别是一种高精度宽频带的阻抗测量装置的切换控制方法。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭，以及全球变暖等环境问题加剧，新能源的开发和利用成为人们寻求能源结构调整、实现可持续发展的最佳选择。在分析大规模新能源发电装备接入电网时，电网的阻抗特性对风力、光伏并网逆变器等电力电子装备的稳定运行和控制产生重要影响。理想情况下，电网应该表现为理想的电压源，新能源发电装备应控制为理想的电流源，以避免任何阻抗交互耦合问题。然而实际中，我国大容量的新能源电站多建立在沙漠等偏远地区，距离用电负荷较远。由于变压器和长输电线路引入的电网阻抗较大，且新能源发电装备的外特性也不能表现为理想的电流源，这将导致弱电网的阻抗和新能源发电装备的阻抗发生交互耦合，影响新能源发电系统的稳定运行。因此，新能源发电装备的阻抗测量对大型新能源并网发电系统的稳定性研究具有重要的现实意义。阻抗分析方法所需原始数据少且简单有效，阻抗测量是阻抗分析的数据来源和所建阻抗模型准确性验证的重要途径，其中扰动谐波注入法已可以实现较为准确的阻抗测量，通过选择注入不同的扰动信号可以达到不同的测量要求扰动注入方式按扰动的类型可分为电压扰动注入方式和电流扰动注入方式，分别通过向待测装备和电网之间串联、并联注入宽频带电压扰动、电流扰动，得到待测装备侧的扰动响应，经阻抗计算得到宽频带阻抗特性曲线。在进行阻抗扫频时，特别是测量新能源发电装备并网接口单元阻抗时，会出现高频段电网阻抗高于待测装备阻抗的情况，在这种情况下无法兼顾宽频带扫频结果的精确性。考虑到低频段时，待测装备阻抗高于电网阻抗；高频段时，待测装备阻抗低于电网阻抗，仅使用电流注入型阻抗测量装置或者电压注入型阻抗测量装置并不能精确的测量该待测装备宽频域阻抗的问题，本发明提出一种基于UPQC的高精度阻抗测量装置的切换控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于UPQC的高精度阻抗测量装置的切换控制方法，待测装备阻抗高于电网阻抗时，向待测系统注入电压扰动，待测装备阻抗低于电网阻抗时，向待测系统注入电流扰动，以满足新能源发电基地内发电装备仿真模型所需的精细化要求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于UPQC的高精度阻抗测量装置的切换控制方法，并联电流扰动注入模式与串联电压扰动注入模式的切换方式为：当检测到电网阻抗大于待测装备阻抗时，串联侧直流电压稳定控制开关s₁闭合，串联侧扰动电压注入控制开关s₂断开，并联侧直流电压稳定控制开关s₃断开，并联侧扰动电流注入控制开关s₄闭合，串联侧用来稳定直流侧电压，并联侧注入扰动电流；当检测到电网阻抗小于待测装备阻抗时，串联侧直流电压稳定控制开关s₁断开，串联侧扰动电压注入控制开关s₂闭合，并联侧直流电压稳定控制开关s₃闭合，并联侧扰动电流注入控制开关s₄断开，串联侧注入扰动电压，并联侧用来稳定直流侧电压。该方法包括以下步骤：

1)通过UPQC阻抗测量装置向待测系统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，提取出该特定频率的电压、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该特定频率处的电网阻抗、待测装备阻抗；