[发明专利]扰动频率与扰动幅值自适应控制的阻抗测量方法

说明书

本发明提供了一种扰动频率与扰动幅值自适应控制的阻抗测量方法。该方法所涉及的阻抗测量装置包括扰动注入单元和扰动控制单元。所述阻抗测量方法通过插值预测待测阻抗，根据预测阻抗的幅值调节注入扰动的幅值大小，根据预测阻抗与实际测量阻抗的误差判断阻抗的线性度，调节下一频率步长。所提的方法实现简单，能实现对阻抗特性完全未知的并网设备在阻抗不规律的频段更为密集的测量，防止频率步长过大、遗失信息。根据预测阻抗调节注入扰动电压的大小能有效防止注入扰动电压过大对设备造成危害；所提供的阻抗测量方法能够实现扰动频率步长和幅值的自适应控制。对基于阻抗的稳定性分析提供了基础。

技术领域

本发明属于电能质量和控制领域，涉及一种并网条件下扰动频率与扰动幅值自适应控制的阻抗测量方法，在分布式发电研究中，提供一种设备阻抗的扫频测量中扰动频率和幅值的选择方法。

技术背景

基于阻抗的并网系统稳定性分析，需要获悉电网阻抗和并网设备的阻抗。而阻抗测量实验能够在不需要获取并网设备的控制结构和参数的情况下，通过阻抗测量实验获知并网设备的输出阻抗。现有的阻抗测量技术应用中，注入信号的频率一般由测量者手动给出，且为等步长测量；扰动幅值保持不变，或是在已知并网设备阻抗特性的前提下调整频率步长的测量方法。例如：

1)王赟程，陈新和陈杰发表于2016年11月5日《中国电机工程学报》第36卷第21期上的《基于谐波线性化的三相LCL型并网逆变器正负序阻抗建模分析》，该文使用频率响应分析仪进行测量，注入信号的频率由测量者手动给出，注入信号的幅值不变。这种方式在待测阻抗变化较为剧烈的频率区间，测量频率点间会丢失很多阻抗信息，造成阻抗拟合曲线的偏差。在待测阻抗很小的频段，不变的阻抗幅值会引起很大的扰动响应，对并网设备的安全造成影响。

2)岳小龙，卓放和张政华发表于2015年12月《电工技术学报学报》第30卷第24期上的《电力电子系统阻抗测量的分段二叉树法》，该文根据并网设备的阻抗特性曲线与测量结果之间的误差自动选择合适的频率步长，但由于阻抗特性在测量前是未知的，所使用方法的意义很小。

现有的阻抗测量技术，要么采用等频率步长、等幅值的测量方式、要么在知道阻抗特性曲线的前提下，根据阻抗特性设定频率步长；扰动幅值固定不变。在并网在线测量阻抗特性完全未知的并网设备阻抗时都有一定局限性。当被测阻抗变化较大时等频率步长测量方法会丢失信息，拟合曲线不正确；在阻抗较小时，不变的扰动幅值会引起较大的响应，影响并网设备的安全运行。而根据并网设备的阻抗曲线调整扰动频率步长，这对于阻抗特性完全未知的并网设备难以实现。针对上述问题，提出通过已测得的两个频率下的阻抗，插值预测下一频率点阻抗幅值，根据预测阻抗幅值的大小调节注入的扰动幅值大小，测量该频率点下的实际阻抗，根据预测阻抗幅值与实际值之间的大小关系，得到新的待测频率点，进行阻抗测量。

综上所述，现有的阻抗测量技术存在以下问题：

1、不变的扰动注入频率步长在并网设备阻抗变化较大的频段，由于阻抗曲线线性度差，频率步长内的阻抗信息丢失，拟合的阻抗曲线偏差较大；

2、不变的扰动电压注入幅值在并网设备阻抗较小时会引起过大的扰动响应电流，对并网设备的安全造成危害；在并网设备阻抗较大时，响应电流较小，测量精度差，造成阻抗测量结果失真。

3、通过并网设备的阻抗特性自动选择频率步长，在阻抗特性完全未知的情况下难以实现

发明内容

本发明提供了并网设备扰动频率与扰动幅值自适应控制的阻抗测量方法。用于解决扰动频率步长不变情况下、阻抗变化较大处阻抗信息丢失以及解决扰动幅值不变情况下、测量频率点处阻抗过小响应电流过大而对并网设备安全问题。