[发明专利]一种同步逆变器阻尼系数和转动惯量在线辨识方法

说明书

本发明公开了一种同步逆变器阻尼系数和转动惯量在线辨识方法，属于电力电子变换器技术领域。为实现对同步逆变器阻尼系数和转动惯量的在线辨识，最大限度的减小有功环参数辨识误差同时优化辨识步骤。本发明考虑了同步逆变器功角特性的非线性，通过引入并测量平均同步功率系数，建立了功角特性线性化模型，得出了该模型与辨识误差的关系，从而得出阶跃响应试验中有功功率需求变化的可行域。通过测得同步逆变器输出有功功率变化的数据，并利用最小二乘法对所得数据进行处理，最终得到误差要求范围内的阻尼系数和转动惯量辨识结果。经仿真结果验证，本发明提出的在线辨识方法均合理、有效。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，具体涉及一种同步逆变器阻尼系数和转动惯量在线辨识方法。

背景技术

近年来，有学者提出并网逆变器的控制环节可以引入同步发电机的下垂特性、暂态特性和阻尼特性，在该策略下，并网逆变器又被称为同步逆变器，它模拟同步发电机的外特性，拥有了可以根据需要设置的转动惯量和阻尼系数，从而能够较强地抑制电网频率的突变，为调节争取响应时间。因此，同步逆变器有望成为大规模新能源发电接入电力系统稳定可控运行的重要技术。

但是由于制造商的保密原则，操作人员通常不能访问设备的详细数据。就同步逆变器来说，若不能正确辨识转动惯量和阻尼系数，则难以定量量化VSG对电网的支撑作用。同时，由于采样、滤波器、内环控制器等影响，同步逆变器实际的转动惯量和阻尼系数与控制器设计时的参数设置可能并不一致，从而进一步影响稳定性评估和动态性能评估。因此，如何根据同步逆变器的实际运行数据，定量识别出其转动惯量和阻尼系数的大小显得非常关键，具有重要的现实意义和应用价值。

由于同步逆变器与传统同步发电机类似，功角特性均为非线性。所以用线性化模型辨识转动惯量和阻尼系数会造成一定误差，而辨识误差与阶跃响应试验中有功功率需求的变化，当前有功功率值，同步功率系数有关。同时由于功角特性非线性，功角特性曲线不易获得，这使得同步功率系数值不易获取，加大了精确辨识的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题为现有转动惯量和阻尼系数在线辨识方法存在较大误差以及辨识过程中同步功率系数值不易获取，建立了一种能够满足所需辨识精度的同步逆变器转动惯量和阻尼系数在线辨识方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种同步逆变器转动惯量和阻尼系数在线辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将同步逆变器有功功率需求设置为斜波函数形式输入，范围的最大值可设置为额定功率(包含)以下，最小值可设置为0（包含）以上。然后分别用电压传感器和电流传感器测量同步逆变器实时输出电压e_abc和电流i_abc，并通过表达式计算得到同步逆变器输出瞬时有功功率P_e，其表达式为：

。

步骤2：构建观测器去估计或通过电压信息计算瞬时功角，然后根据同步逆变器输出的瞬时有功功率和瞬时功角计算平均同步功率系数mSPC，其表达式为：

。

步骤3：设置同步逆变器阶跃响应试验的变化范围，根据步骤2得出的平均同步功率系数数据查询阶跃响应试验中有功功率需求初始值对应的平均同步功率系数mSPC_l值，以及阶跃响应同步逆变器功角变化值。

步骤4：定义线性化模型引起的最大误差error_max为：

。

步骤5：为了保证线性化模型辨识的精度，线性化模型引起的最大误差需要被限制在一定范围内，其表达式为：