[发明专利]一种自适应电流源阻抗测量装置及测量方法

说明书

本申请提供了一种自适应电流源阻抗测量装置及测量方法，并联注入电流阻抗测量装置由三相不控整流、双向DC‑DC和单相逆变器构成，其中三相不控整流器交流侧与电网连接，给后级双向DC‑DC电路供电；DC‑DC电路采用PI控制器实现恒压，为单相逆变器提供稳定的电压；单相逆变器控制部分包含基波控制器和扰动控制器，基波控制器用于防止待测系统与测量装置之间的基波信号交互，扰动控制器用于输出设定形式扰动电流。本申请可以实现阻抗测量装置在全频段内的稳定运行，无需规避待测系统谐振点。

技术领域

本发明属于阻抗实测设备研发领域，具体涉及一种自适应电流源阻抗测量装置及测量方法。

背景技术

在“碳达峰”、“碳中和”大背景下，新能源的开发与利用进一步加速，然而，电力电子设备与电网之间的相互作用时常引发宽频振荡事故。阻抗分析法是分析这种宽频振荡现象的重要工具，系统输入/输出阻抗可以通过数学建模手段和实测手段获取，然而在系统内部参数不确定且系统拓扑具有时变特性时，建模手段得到的阻抗模型精度降低，阻抗测量成为研究热点。目前国内外关于阻抗测量的研究主要集中在中低电压的小功率场合，随着新能源场站规模日益增大，大功率阻抗测量装置亟待开发，研究大功率阻抗测量装置的控制算法十分必要。

阻抗测量分为被动测量和主动测量两大类，被动测量通过提取待测系统自身的背景谐波计算其阻抗值，主动测量通过扰动注入电路向待测系统注入特定扰动并提取扰动电压电流响应计算阻抗值。主动测量法扰动可控，测量精度高，因此成为主流测量方法。根据注入扰动信号的性质，主动测量法进一步划分为串联注入电压法和并联注入电流法，其中并联注入电流法即插即用型强，实际应用价值大。然而，由于待测系统阻抗幅值变化大、不确定性强，通过扰动注入电路向待测系统注入宽频扰动过程中，扰动电流频率易接近甚至等于待测系统串联谐振频率，谐振频率处注入扰动过大会严重干扰待测系统稳定运行，自适应调整扰动强度十分必要。

发明内容

针对待测系统阻抗值变化范围大、不确定性强的特点，本申请提供了一种根据待测系统阻抗值自适应调整注入扰动电流强度的控制方法和装置，在不干扰待测系统稳定运行的同时，保证了高阻抗测量精度，扩大了可测阻抗值范围。

第一方面，本申请实施例公开了一种自适应电流源阻抗测量装置，包括三相不控整流器、双向DC-DC电路和三相逆变器，所述三相不控整流器交流侧与电网连接，直流侧与双向DC-DC电路连接为后级所述双向DC-DC电路供电；所述双向DC-DC电路向所述三相逆变器提供恒定电压；所述单相逆变器输出扰动电流。

优选地，所述双向DC-DC电路通过PI控制器实现恒压，为所述单相逆变器提供稳定的直流电压；

优选地，所述单相逆变器包括基波控制器和扰动控制器，所述基波控制器用于防止待测系统与所述测量装置之间的基波信号交互，所述扰动控制器实现输出设定形式扰动电流；

优选地，所述基波控制器在dq轴下，采用以待测系统电网电压定向的恒流控制策略，dq轴电流参考均设为0；

优选地，所述扰动控制器在dq轴下，采用以扰动电压定向的电流控制策略，同时通过前馈扰动电压幅值自适应调整扰动电流幅值。

第二方面，本申请实施例公开了一种基于上述测量装置的自适应电流源阻抗测量方法，包括以下步骤：

步骤1：根据待测系统电压等级，确定双向DC-DC电路直流侧电压参考值

步骤2：阻抗测量前对双向DC-DC电路进行恒压控制；

步骤3：接受到阻抗测量信号时，启动逆变器控制器，对逆变电路进行控制，输出频率为f₁的扰动电流，此时扰动电流将进行自适应调整，同时采集测量点电压电流数据，通过式(1)计算f₁处的阻抗：