[发明专利]功率转换器控制器的电网阻抗估计

说明书

公开了一种用于估计功率转换器控制器中的电网阻抗的系统和方法，其中提供有电流控制器，以在在线操作并且在公共联接点(PCC)处联接到电网时注入注入电流，注入电流对功率转换器的工作电流有益。提供电压控制器，以调节功率转换器的输入电压。提供阻抗模块，以确定注入电流的参数，包括注入间隔和持续时间、电流幅度、电流频率和对称分量。阻抗模块可响应于注入电流而在从先前的工作点转移的工作点处提取PCC处的电流和电压的测量值。阻抗模块可以提取电流和电压测量值的对称分量，并且基于所提取的对称分量来计算估计的电网阻抗。

技术领域

本申请涉及电网。更具体地，本申请涉及通过在电网连接点处使用的功率转换器控制器的电网阻抗估计。

背景技术

诸如太阳能电池阵列和风电场的发电系统需要用于根据与连接的电网有关的兼容性约束将由发电系统产生的AC或DC电力转换成调节的AC电力输送的装置。例如，监管机构可能制定法规，要求功率转换器维持电网干扰下的有功和无功功率响应、有功功率控制和频率调节以及无功功率控制和电压调节。功率转换器可以包括逆变器和滤波器，以将DC电压转换为调谐到电网的电压和频率的三相AC电压。功率转换器控制器可以包括用于维持电压调节的操作设定点的电流控制器。电流控制器需要实时准确估计无功电网阻抗，以控制参数，例如转换器增益。

对三相电力系统组件(例如，变压器、发电机、保护继电器)的功率控制分析通常应用模型表示不平衡相，该模型由三个对称分量组成：正序、负序和零序。简而言之，该模型很有用，因为非对称三相参数等于正序、负序和零序之和，它们中的每一个都是对称的、独立的并且因此更易于处理。有功电网阻抗估算方法与功率转换器的正常运行并行地向电网注入强制干扰或信号。有功电流注入会引起相位不平衡状况，对称分量分析可与此有关。但是，有功电流注入方法通常是侵入性的，且需要注入一定的系统扰动以便提取估计过程中所需的信息。这样的有功方法破坏了系统的有功曲线，这干扰了功率转换器设定点的操作并且可能不符合电网合规规范。

因此，转换器控制器要克服的问题包括保持有功功率曲线，以及适应不确定、随时间变化的电网阻抗的鲁棒性操作，以改善控制性能，从而以准确的电网阻抗估计来快速响应较小的工作点变化。必须在转换器在线运行期间确定电网阻抗的估算值。

发明内容

根据本公开的实施方式的各方面包括一种用于估计功率转换器控制器中的电网阻抗的系统和方法。该系统可以包括用于执行具有至少以下程序模块的系统存储器的程序模块的处理器。电流控制器被配置为在在线操作并在公共联接点(PCC)被联接到电网时注入注入电流，该注入电流对功率转换器的工作电流有益。电压控制器被配置为调节功率转换器的输入电压。阻抗模块被配置为确定注入电流的参数，包括注入间隔和持续时间、电流幅度、电流频率和对称分量。阻抗模块可以响应于注入电流提取在从先前工作点转移的工作点处的PCC处的电流和电压的测量值。阻抗模块可以提取电流和电压测量值的对称分量，并且基于所提取的对称分量来计算估计的电网阻抗。

附图说明

参照以下附图描述了当前实施方式的非限制性和非穷举性的实施方式，其中除非另有说明，否则在整个附图中相同的附图标记表示相同的元件。

图1示出用于对电网的等效阻抗建模的示例的图。

图2示出根据本公开的实施方式的用于转换器控制器的算法结构的示例的框图。

图3示出根据本公开的一个或多个实施方式的用于估计电网阻抗的方法的示例的流程图。

图4示出根据本公开的一个或多个实施方式的演示了良性电流注入对电力输送的影响可忽略的仿真。

图5示出根据本公开的实施方式的演示了对分解的分量的过滤的仿真。

图6示出根据本公开的实施方式的演示了阻抗估计的快速响应的仿真。

图7示出根据本公开实施方式的通过仿真的阻抗估计结果。

具体实施方式