[发明专利]基于时域减的背景噪声影响下三相电网阻抗在线辨识方法

权利要求书

1.一种基于时域减的背景噪声影响下三相电网阻抗在线辨识方法，应用该方法的主电路拓扑结构包括直流侧电压源(10)、三相全桥逆变电路(20)、三相LC滤波器(30)、三相电网阻抗(40)和三相电网(50)，所述直流侧电压源(10)与三相全桥逆变电路(20)连接，三相全桥逆变电路(20)经三相LC滤波器(30)与三相电网阻抗(40)连接后接入三相电网(50)；

其特征在于，所述在线辨识方法定时对背景噪声影响下的电网阻抗进行在线辨识；具体的，记电网基波频率为f_grid、电网基波周期为T_grid，预先设定一个辨识间隔时间T_onecycle，T_onecycle≥5T_grid，辨识间隔时间T_onecycle时间到，启动一轮在线辨识；

记逆变器采样频率为f_sample、一个电网基波周期内采样次数为N，N为正整数，且N＝f_sample/f_grid，记背景噪声影响下待辨识电网阻抗的待辨识频率为f_identify；

一轮在线辨识的步骤如下：

步骤1，持续采样三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端三相电压，并记为第一轮采样PCC点电压U_{PCC_A1}、U_{PCC_B1}、U_{PCC_C1}；持续对第一轮采样PCC点电压U_{PCC_A1}、U_{PCC_B1}和U_{PCC_C1}进行过零点检测，当检测到第一轮采样PCC点电压U_{PCC_A1}、U_{PCC_B1}和U_{PCC_C1}中任意一相电压过零后，停止过零点检测，进入步骤2；

步骤2，在一个电网基波周期T_grid内，持续采样并记录三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端三相电压N次，分别得到N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端A相电压的第二轮采样值、N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端B相电压的第二轮采样值和N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端C相电压的第二轮采样值；同时，在一个电网基波周期T_grid内，持续采样并记录流经三相电网阻抗(40)的三相电流N次，分别得到N个流经三相电网阻抗(40)的A相电流的第二轮次采样值、N个流经三相电网阻抗(40)的B相电流的第二轮次采样值和N个流经三相电网阻抗(40)的C相电流的第二轮次采样值；

将N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端A相电压的第二轮采样值的集合记为第二轮采样PCC点A相电压U_{PCC_A2}，U_{PCC_A2}＝{U_{PCC_A2_1},U_{PCC_A2_2},...,U_{PCC_A2_N}}；将N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端B相电压的第二轮次采样值的集合记为第二轮采样PCC点B相电压U_{PCC_B2}，U_{PCC_B2}＝{U_{PCC_B2_1},U_{PCC_B2_2},...,U_{PCC_B2_N}}，将N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端C相电压的第二轮采样值的集合记为第二轮采样PCC点C相电压U_{PCC_C2},U_{PCC_C2}＝{U_{PCC_C2_1},U_{PCC_C2_2},...,U_{PCC_C2_N}}；

将N个流经三相线路阻抗(40)的A相电流的第二轮采样值的集合记为第二轮采样PCC点A相电流I_{PCC_A2}，I_{PCC_A2}＝{I_{PCC_A2_1},I_{PCC_A2_2},...,I_{PCC_A3_N}}；将N个流经三相线路阻抗(40)的B相电流的第二轮采样值的集合记为第二轮采样PCC点B相电流I_{PCC_B2}，I_{PCC_B2}＝{I_{PCC_B2_1},I_{PCC_B2_2},...,I_{PCC_B2_N}}；将N个流经三相线路阻抗(40)的C相电流的第二轮采样值的集合记为第二轮采样PCC点C相电流I_{PCC_C2}，I_{PCC_C2}＝{I_{PCC_C2_1},I_{PCC_C2_2},...,I_{PCC_C2_N}}；

步骤3，通过在三相逆变器调制波信号上叠加频率为待辨识频率f_identify的扰动分量，持续向三相电网(50)注入频率为待辨识频率f_identify的电压扰动，持续注入时间达到2个电网基波周期T_grid后，启动步骤4；

步骤4，通过在三相逆变器调制波信号上叠加频率为待辨识频率f_identify的扰动分量，继续向三相电网(50)注入频率为待辨识频率f_identify的电压扰动，注入时长为1个电网基波周期T_grid；

在继续注入电压扰动的同时，持续采样并记录三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端三相电压N次，分别得到N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端A相电压的第三轮采样值、N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端B相电压的第三轮采样值和N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端C相电压的第三轮采样值；持续采样并记录流经三相电网阻抗(40)的三相电流N次，分别得到N个流经三相电网阻抗(40)的A相电流的第三轮采样值、N个流经三相电网阻抗(40)的B相电流的第三轮采样值和N个流经三相电网阻抗(40)的C相电流的第三轮采样值；

将N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端A相电压的第三轮采样值的集合记为第三轮采样PCC点A相电压U_{PCC_A3}，U_{PCC_A3}＝{U_{PCC_A3_1},U_{PCC_A3_2},...,U_{PCC_A3_N}}；将N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端B相电压的第三轮采样值的集合记为第三轮采样PCC点B相电压U_{PCC_B3}，U_{PCC_B3}＝{U_{PCC_B3_1},U_{PCC_B3_2},...,U_{PCC_B3_N}}，将N个三相LC滤波器(30)的滤波电容输出端C相电压的第三轮采样值的集合记为第三轮采样PCC点C相电压U_{PCC_C3},U_{PCC_C3}＝{U_{PCC_C3_1},U_{PCC_C3_2},...,U_{PCC_C3_N}}；

将N个流经三相线路阻抗(40)的A相电流的第三轮采样值的集合记为第三次采样PCC点A相电流I_{PCC_A3}，I_{PCC_A3}＝{I_{PCC_A3_1},I_{PCC_A3_2},...,I_{PCC_A3_N}}；将N个流经三相线路阻抗(40)的B相电流的第三轮采样值的集合记为第三轮采样PCC点B相电流I_{PCC_B3}，I_{PCC_B3}＝{I_{PCC_B3_1},I_{PCC_B3_2},...,I_{PCC_B3_N}}；将N个流经三相线路阻抗(40)的C相电流的第三轮采样值的集合记为第三轮采样PCC点C相电流I_{PCC_C3}，I_{PCC_C3}＝{I_{PCC_C3_1},I_{PCC_C3_2},...,I_{PCC_C3_N}}；

步骤5，记扰动产生的三相电压响应分别为A相电压响应ΔU_{PCC_A}、B相电压响应ΔU_{PCC_B}和C相电压响应ΔU_{PCC_C}，

ΔU_{PCC_A}＝U_{PCC_A3}-U_{PCC_A2}

ΔU_{PCC_B}＝U_{PCC_B3}-U_{PCC_B2}

ΔU_{PCC_C}＝U_{PCC_C3}-U_{PCC_C2}

记扰动产生的三相电流响应分别为A相电流响应ΔI_{PCC_A}、B相电流响应ΔI_{PCC_B}和C相电流响应ΔI_{PCC_C}，

ΔI_{PCC_A}＝I_{PCC_A3}-I_{PCC_A2}

ΔI_{PCC_B}＝I_{PCC_B3}-I_{PCC_B2}

ΔU_{PCC_C}＝I_{PCC_C3}-I_{PCC_C2}

步骤6，对步骤5得到的A相电压响应ΔU_{PCC_A}、B相电压响应ΔU_{PCC_B}和C相电压响应ΔU_{PCC_C}在待辨识频率f_identify进行傅里叶分析，求得扰动产生的A相电压响应矢量B相电压响应矢量和C相电压响应矢量

其中，ΔU_{A_vector}是A相电压响应矢量的模值，是A相电压响应矢量的相角，ΔU_{B_vector}是B相电压响应矢量的模值，是B相电压响应矢量的相角，ΔU_{C_vector}是C相电压响应矢量的模值，是C相电压响应矢量的相角；

对步骤5得到的A相电流响应ΔI_{PCC_A}、B相电流响应ΔI_{PCC_B}和C相电流响应ΔI_{PCC_C}，在频率为待测频率f_identify进行傅里叶分析，求得扰动产生的A相电流响应矢量B相电流响应矢量和C相电流响应矢量

其中，ΔI_{A_vector}是A相电流响应矢量的模值，是A相电流响应矢量的相角，ΔI_{B_vector}是B相电流响应矢量的模值，是B相电流响应矢量的相角，ΔI_{C_vector}是C相电流响应矢量的模值，是C相电流响应矢量的相角；

步骤7：根据步骤6得到的A相电压响应矢量B相电压响应矢量C相电压响应矢量和A相电流响应矢量B相电流响应矢量和C相电流响应矢量计算频率为待测频率f_identify的A相电网阻抗Z_A、B相电网阻抗Z_B和C相电网阻抗Z_C,计算式如下：

其中，|Z_A|为A相电网阻抗Z_A的模值，δ_A为A相电网阻抗Z_A的相角，R_gA为A相电网阻抗Z_A的阻性成分，L_gA为A相电网阻抗Z_A的感性成分；|Z_B|为B相电网阻抗Z_B的模值，δ_B为B相电网阻抗Z_B的相角，R_gB为B相电网阻抗Z_B的阻性成分，L_gB为B相电网阻抗Z_B的感性成分；|Z_C|为C相电网阻抗Z_C的模值，δ_C为C相电网阻抗Z_C的相角，R_gC为C相电网阻抗Z_C的阻性成分，L_gC为C相电网阻抗Z_C的感性成分；j是虚数单位，