[发明专利]考虑电网背景谐波的并网逆变器电网阻抗辨识方法

说明书

本发明提出一种考虑电网背景谐波的并网逆变器电网阻抗辨识方法，首先，利用电压传感器和电流传感器分别测得并网逆变器的电压和桥臂侧电流，通过比例积分控制器对电压和桥臂侧电流进行变换获得调制电压信号；然后，将高频电压信号注入调制电压信号中后再通过控制系统将其输入到并网逆变器中，更新并网逆变器的电压，并利用电流传感器测得并网逆变器的电网侧电流，将更新后的电压和电网侧电流分别代入电压提取模块和电流提取模块；最后，利用改进的复数滤波器提取并网逆变器的电网的高频电压信号和高频电流信号，并对其进行计算得到电网的阻抗值。本发明中改进的复数滤波器考虑了电网的5次和7次高频背景谐波的影响，提高了电网阻抗的辨识精度。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是指一种考虑电网背景谐波的并网逆变器电网阻抗辨识方法。

背景技术

近年来，随着新能源并网逆变器安装规模的快速扩大，电网越来越多的呈现出“弱电网”的特性，其阻抗也越来越大，并对并网逆变器的稳定运行产生了巨大的影响。针对弱电网下并网逆变器的控制，采用基于阻抗的稳定性判据是研究并网逆变器和电网之间交互作用的一项重要方法，而该判据需要获取准确的电网阻抗信息，因此，研究电网阻抗辨识方法具有重要意义。常用的电网阻抗辨识方法主要包括被动法和主动法两类。被动法通过检测电网固有的电压及电流谐波来计算电网阻抗，其优点是不会给电网增加谐波扰动，但是由于信噪比较低，导致被动法的阻抗辨识精度较低。主动法通过向电网中注入特性频率的电压谐波，并提取电网的谐波电流，从而实现电网阻抗辨识。该方法通过注入高频信号可以提高信噪比，从而提高电网阻抗辨识精度，因此其应用更广。

目前已经有许多电网阻抗辨识方法申请了专利，比如申请号为201710113861.4，发明名称为电网阻抗辨识的验证方法及实验装置，申请号为201710361584.9，发明名称为一种基于PRBS扰动注入的电网阻抗在线辨识方法及装置，申请号为201820339286.X，实用新型名称为基于在线阻抗辨识的辨识电路，这些方法都需要在电流指令中叠加高频信号，并通过电流环比例积分控制器将高频电流注入到电网中。由于电流环比例积分控制器只能对直流信号实现无静差跟踪，而无法实现对所注入的高频信号实现无静差跟踪，导致实际注入的高频信号效果较差。此外，由于电网中常含有幅值较大的5次和7次背景谐波，这些谐波的存在也会对电网阻抗的辨识精度产生影响，而上述专利均未考虑电网背景谐波的抑制问题。

文献[谢少军,季林,许津铭.并网逆变器电网阻抗检测技术综述[J].电网技术,2015,39(2):320-326.]总结了现有常用的电网阻抗辨识方法，主要包括主动法、被动法、准被动法等，然而，这些方法也未考虑电网5次和7次背景谐波的影响。

发明内容

针对现有的电网阻抗辨识方法均未考虑电网背景谐波，造成电网阻抗的辨识精度较低的技术问题，本发明提出了一种考虑电网背景谐波的并网逆变器电网阻抗辨识方法，采用改进的复数滤波器分别对电压提取模块和电流提取模块进行提取高频电压信号和高频电流信号，获得电网的阻抗值，本发明采用的复数滤波器中增加了电网5次和7次背景谐波抑制模块，能够提高电网阻抗辨识精度，从而减小了电网背景谐波对电网阻抗辨识的影响。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种考虑电网背景谐波的并网逆变器电网阻抗辨识方法，其步骤如下：

S1、利用电压传感器对并网逆变器的电网进行采样得到并网逆变器的线电压u_gɑb、线电压u_gbc和线电压u_gca，计算得到三相电网的相电压u_ga、相电压u_gb和相电压u_gc，将相电压u_ga、相电压u_gb和相电压u_gc变换到两相静止DQ坐标系中得到电压u_gD和电压u_gQ，计算得到电网电压角度θ₀；