[发明专利]基于时域减的背景噪声影响下平衡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。内容包括PCC点电压电流采样、过零检测、第二轮PCC点电压电流采样、扰动注入、持续扰动注入和第三轮PCC点电压电流采样、时域减和三相平衡电网阻抗计算。该方法仅通过检测PCC点电压、电流即可在背景噪声影响下测量三相平衡电网阻抗，并避免电网背景噪声对检测结果的影响。辨识得到的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

本发明属于电网质量分析及信号处理领域，尤其涉及电网背景噪声条件下，通过扰动注入、电压电流检测和时域减准确辨识三相平衡电网阻抗，并可以排除电网背景噪声对辨识结果精度的不利影响。

背景技术

由于光伏发电、风力发电等新能源发电在电力系统中占比持续增加，且新能源的本地消纳能力有限，一般需要进行远距离输电。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，在低频段一般呈现为感性。对于逆变器而言，较大的线路阻抗会降低并网逆变器的运行稳定性，甚至导致失稳。因此，并网逆变器应具备在线测量电网阻抗的能力。

此外，由于电网负载的多样性和不确定性，导致电网中除含有基波以外，还含有丰富的背景噪声。这些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，甚至导致电网阻抗测量错误。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，难以应用于工程实际。

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。

综合以上文献，现有的技术存在以下不足：

1、现有基于非特征次扰动注入的电网阻抗估计方法，未能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影响下的电网阻抗测量方法。

2、现有计及电网背景噪声影响的电网阻抗测量方法，要求高频电压、电流注入、提取和分析，意图避开电网背景噪声丰富的低频段进行扰动注入。然而，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，上述方法仍难以应用。其次，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。因此，有必要研究无需高频扰动注入、无需避开电网背景噪声频率进行扰动注入的电网阻抗测量方法。

发明内容