[发明专利]一种基于实时仿真机和实物控制器的阻抗测量系统

说明书

本发明公开了一种基于实时仿真机和实物控制器的阻抗测量系统。包括仿真机和实物控制器，仿真机中构造逆变器并网系统和仿真机采样板卡，逆变器并网系统包含有相连接的逆变器模块和电网，仿真机采样板卡包括仿真机模拟量采样卡和仿真机数字量采样卡；实物控制器中构造控制模块和信号采集系统，信号采集系统包括分析控制器和实物控制采样板卡，实物控制采样板卡包括实物控制模拟量采样卡和实物控制数字量采样卡；逆变器并网系统和控制模块连接，逆变器并网系和分析控制器连接，分析控制器和逆变器并网系统连接。本发明能实时在线测量单台逆变器的广义阻抗，可应用于电力电子多馈入系统分析与单机小干扰稳定性。

技术领域

本发明涉及小干扰稳定技术领域一种新型电力系统阻抗测量方法，尤其是涉及一种基于RT-LAB仿真平台，以及实物控制器的综合性阻抗测量平台。

背景技术

随着新能源的快速发展，光伏发电、风力发电等新能源在电力结构中比重越来越大，多新能源接入同一受端交流电网不可避免，进而可能会引起整个系统出现振荡问题。事实上国内外近年来屡次发生的次同步振荡问题，主要是由于大规模的变流器接入改变了电网的动态特性，交流电网相对变弱。光伏、风机等新能源设备在电力系统中的比重越来越大，形成了新型的电力电子化电力系统。在这种情况下，电网侧和大功率的变流器之间的耦合，以及风机等新能源电力设备本身性能不稳定的问题就会暴露出来，造成电力系统的振荡。这一问题严重影响了电力系统的正常运行，也对我们的正常生活用电造成了干扰。

而解决振荡问题主要采用频域理论中的阻抗法。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，因此得到了广泛应用。

现有的阻抗分析方法大多采用正负序阻抗分析法，而这一方法存在难以解耦的问题，广义阻抗的提出可以有效解决这一问题。同时，现有的阻抗测量方法大多是基于一次侧扰动注入测量的形式，这一方法设备体积大，成本高，在工程实际中操作困难，难以大规模推广，而基于二次侧的扰动注入测量可以有效避免这些问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于实时仿真机和实物控制器的阻抗测量系统，可使整个系统能够准确地反映并网逆变器的运行状况，并且可以试试的对并网逆变器系统进行控制、采样、数据分析等功能，同时基于这一系统测量得到的广义阻抗的物理意义明确，并能准确评估并网逆变器系统的小干扰稳定性。

本发明的技术方案如下：

所述的阻抗测量系统包括仿真机和实物控制器，仿真机中构造逆变器并网系统和仿真机采样板卡，逆变器并网系统包含有相连接的逆变器模块和电网，逆变器模块作为逆变器，逆变器模块连接到电网组成逆变器并网系统，逆变器并网系统的功率因数为1，仿真机采样板卡包括仿真机模拟量采样卡和仿真机数字量采样卡；实物控制器中构造控制模块和信号采集系统，信号采集系统包括分析控制器和实物控制采样板卡，实物控制采样板卡包括实物控制模拟量采样卡和实物控制数字量采样卡；逆变器并网系统和控制模块连接，逆变器并网系统依次经仿真机模拟量采样卡、实物控制模拟量采样卡后和分析控制器连接，分析控制器依次经实物控制数字量采样卡、仿真机数字量采样卡后和逆变器并网系统连接。

具体实施中，仿真机采用Opal-RT Technologies的RT-LAB仿真机OP-5700，实物控制器采用NI公司的PXI控制器PXI-1081。