[发明专利]一种高压大容量阻抗测量装置及其扰动控制方法

说明书

本发明公开了一种高压大容量阻抗测量装置及其扰动控制方法，高压大容量宽频带电压扰动注入装置的输入采用多绕组移相变压器，移相变压器二次侧的每个绕组均接一个AC/DC/AC功率子模块进行三相不可控整流；AC/DC/AC功率子模块由三相不可控整流、直流侧电容和单相H桥组成；装置的输出采用多个AC/DC/AC功率子模块级联的方式；装置的输出侧接LC输出滤波器，并通过10kV/35kV耦合变压器串联接入到待测新能源发电装备的35kV侧线路中，提供电压扰动源。高压大容量宽频带电压扰动注入装置的输出采用考虑直流侧电压波动的开环控制，然后通过单极性倍频载波移相SPWM多电平调制控制各单相H桥功率器件的导通与关断。本发明可满足风力发电等高压大容量场景下宽频带输出阻抗在线测量的需求。

技术领域

本发明涉及新能源发电中的阻抗在线测量技术领域，特别是一种高压、大 容量的宽频带阻抗测量装备与控制方法。

背景技术

2020年我国风、光发电装机容量将达到3.2亿千瓦，其中2亿千瓦位于“三 北”地区。为解决“三北”地区新能源消纳问题，已建、在建和规划建设特高压直 流外送通道有8条，大基地、直流送出目前和将来一段时间将是我国新能源开发 利用的主导形式。新能源发电基地直流外送系统中，电力电子发电装备数量巨大， 控制复杂且存在多时间尺度耦合，基地间及其与直流输电的动态相互作用加剧， 系统振荡呈宽频带、时变和多形态特征。频域理论中的阻抗法是分析新能源变流 器并网系统振荡问题最常用的方法之一，其基本思路是将变流器和交流电网看成 两个独立的子系统，利用阻抗矩阵描述子系统的外特性，并利用子系统的阻抗比 判断系统稳定性。与基于状态空间模型的特征值分析方法相比，阻抗法不依赖于 系统的详细模型和具体参数，其所需的阻抗矩阵可以通过测量实际系统的端口外 特性得到，而且可以通过阻抗聚合的方法应对系统规模的扩大，特别适用于大量异构新能源机组组成的大规模系统的分析，因此得到了广泛应用。研发新能源发 电装备的宽频带阻抗特性测量技术与装备是阻抗法应用的基础和关键，是解决新 能源发电装备的阻抗特性难以精确测量、现有仿真工具无法适应新能源机组数量 巨大的问题的有效手段。因此，开展宽频带阻抗特性测量技术与装备的研究对揭 示新能源发电基地直流外送系统的宽频带振荡机理和提出振荡防御及抑制方法 有着重大的意义。然后，目前阻抗测量装备的研究主要集中在低压小容量领域， 35kV、兆瓦级的阻抗测量装备鲜见报道，但目前主流风机的容量都在兆瓦级。 因此，本发明提出一种高压大容量阻抗测量装备及其扰动控制方法，可满足风力 发电等高压大容量场景下宽频带输出阻抗在线测量的需求。

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，提供一种高压大容量 阻抗测量装置及其扰动控制方法，满足风力发电等高压大容量场景下宽频带输出 阻抗在线测量的需求。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高压大容量阻抗测 量装置，包括高压大容量宽频带电压扰动注入装置；所述高压大容量宽频带电压 扰动注入装置的输入采用多绕组移相变压器，所述多绕组移相变压器二次侧的每 个绕组各接一个AC/DC/AC功率子模块进行三相不可控整流；AC/DC/AC功率 子模块包括依次连接的三相不可控整流、直流侧电容和单相H桥；所述高压大 容量宽频带电压扰动注入装置的输出采用多个AC/DC/AC功率子模块级联的方 式；所述高压大容量宽频带电压扰动注入装置的输出侧接LC输出滤波器，并通 过10kV/35kV耦合变压器串联接入到待测新能源发电装备的35kV侧线路中。

相应地，本发明还提供了一种高压大容量阻抗测量装置的扰动控制方法，高 压大容量宽频带电压扰动注入装置的输出采用考虑直流侧电压波动的开环控制， 然后通过单极性倍频载波移相SPWM多电平调制控制高压大容量宽频带电压扰 动注入装置中各单相H桥功率器件的导通与关断。该方法包括以下步骤：