[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

说明书

本发明属于电网质量分析及信号处理领域，公开了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。该方法的内容包括第一轮三相PCC点电压电流采样、PCC点电压过零检测、第二轮三相PCC点电压电流采样、三相扰动注入、持续三相扰动注入及第三轮三相PCC点电压电流采样，三相PCC电电压电流时域减、三相电网阻抗计算。该方法仅通过检测PCC点电压、电流即可在三相电网背景噪声影响下测量三相电网阻抗，并避免电网背景噪声和三相电网阻抗不平衡对辨识结果的影响。辨识得到的三相电网阻抗可用于逆变器自适应控制等方面，从而提升并网逆变器系统的稳定性，同时不增加硬件成本。

技术领域

本发明属于电能质量分析及信号处理领域，尤其涉及电网背景噪声影响下，通过扰动注入、PCC点电压和PCC点电流三轮采样、PCC点电压和PCC点电流时域减、阻抗计算，从而准确辨识三相电网阻抗，同时可以排除电网背景噪声对辨识结果精度的不利影响，并且能够在三相电网阻抗不平衡条件下精确测量三相电网阻抗。

背景技术

我国负荷中心主要集中在东部，而新能源发电中心则主要集中在西部和北部。因此，我国新能源发电一般通过远距离长线路送出。此时，较长的输电线路和变压器漏感导致PCC点存在较大的电网阻抗，且该电网阻抗在低频段一般为感性。电网阻抗增大会降低并网逆变器的控制稳定性，甚至导致失稳。因此，并网逆变器应具备在线估计电网阻抗的功能。

此外，由于电力系统负载的多样性和非线性，导致电网电压中除含有基波电压以外，还具有丰富的背景噪声。上述背景噪声导致传统的基于扰动注入法的电网阻抗测量方法出现较大误差，甚至导致电网阻抗估计错误。基于以上两点，考虑在背景噪声影响下精确测量电网阻抗具有重要意义。

目前，对于电网阻抗在线辨识已有多篇学术论文进行研究，例如：

1、题为“基于复数滤波器和非特征次谐波注入的电网阻抗估算方法”(《电网技术》，2013年第10期2796～2801页)的文章。采用注入非特征次谐波，复数滤波器提取注入谐波响应的电网阻抗估算方法，但是未考虑到电网中存在的背景噪声影响。

2、题为“Grid impedance estimation for islanding detection and adaptivecontrol of converters”，A.Ghanem,M.Rashed,M.Sumner，M.A.Elsayes,andI.I.I.Mansy,IET Power Electronics，2017:1279-1288(“基于电网阻抗估计的变换器孤岛检测与自适应控制”，《IET学报电力电子期刊》，2017年网络发表)的文章，通过采样开关频率级电压电流，利用开关管开通关断时的电路方程估算电网阻抗，虽然该方法可以忽略电网中的背景噪声影响，但是需要高精度传感器采样，不利于工程应用。

3、中国发明专利文献(公开号CN 110112776 A)于2019年8月9日公开的《考虑电网背景谐波的并网逆变器电网阻抗的辨识方法》，提出了一种向电网中注入高频电压信号，使用复数滤波器提取出高频谐波分量的方法来测量电网阻抗。尽管该方法计及了电网背景噪声的影响，但该发明必须注入高频扰动电压，对逆变器控制带宽要求较高，将导致逆变器成本增加；且该发明所测量的是DQ轴电网阻抗，当三相电网阻抗平衡时，可以准确测得DQ轴电网阻抗，而当三相电网阻抗不平衡时，其辨识精度将降低。

综合以上文献，现有的技术存在以下不足：

1、现有基于非特征次谐波扰动注入的电网阻抗估计方法，未计及电网中背景噪声的影响。因此，有必要研究电网背景噪声不可忽略情况下的电网阻抗估计方法。

2、现有的考虑背景噪声影响的方法，采用的是高频次的谐波电压电流的注入、提取和分析，意图避开背景噪声频率进行扰动注入。但复数滤波器运算较为复杂；且当待测阻抗频率点由于存在背景噪声而无法避开时，上述方法难以应用。因此，有必要研究运算量小，且无需避开电网背景噪声频率的电网阻抗估计方法。