[发明专利]一种可控宽频带电网阻抗测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种可控宽频带电网阻抗测量装置及其测量方法。测量装置中，电流互感器的一个输出端通过断路器连接到第一IGBT的发射极和第三IGBT的集电极，另一个输出端连接到第二IGBT的发射极和第四IGBT的集电极；第一IGBT的集电极和第二IGBT的集电极分别连接到第一电阻的两端，第三IGBT的发射极和第四IGBT的发射极分别连接到第二电阻的两端；第一电阻和第二电阻还分别并联第一电容和第二电容；Chirp‑PWM信号发生器的第一输出端连接到第一IGBT和第二IGBT的门极，第二输出端连接到第三IGBT和第四IGBT的门极；还包括信号处理器。本发明可实现三相四线制低压配电网每一相一次性宽频阻抗测量，测量范围可设定；通过电阻和电容参数设计，增大谐波的无功功率，减小电阻的有功损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种可控宽频带电网阻抗测量装置及其测量方法。

背景技术

近年来随着电力电子技术日益成熟，越来越多的电力电子器件应用到电力系统中，形成了电力电子化的新型电力系统。大规模电力电子器件接入将会在时域以及频域中改变电网的动态特性，同时远距离、大容量直流输电以及电气化铁路的建设，都会导致电力系统中频繁出现振荡与稳定性问题。

为了预测系统的稳定性，研究电网谐波渗透特性，选择电网滤波器的设计参数，避免产生电路谐振危害电网，需要对电网的阻抗进行测量。目前阻抗测量方法主要分为两大类：第一类是被动测量法，基于数学分析和数据处理等方法对阻抗进行估算，这类方法的优点在于不需要向被测系统中注入扰动，不会影响系统的电流质量，但是测量精度有限。第二类为主动测量法，依靠附加对的电力电子设备向系统注入谐波扰动，采集响应电压，电流从而计算被测系统阻抗。

电网阻抗测量过程中存在如下问题：首先，由于电网系统的复杂性，如社会电网覆盖区域广，网内设备众多等，使得直接计算阻抗的方法难以实现；其次，对于电网的阻抗测量，只需要在测量点处记录所需要的电压电流信号，不需要了解全网其它参数。

发明内容

本发明的目的是采用主动测量法，依靠附加的电力电子设备向系统注入谐波扰动，因此提供一种可控宽频带电网阻抗测量装置及其测量方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种可控宽频带电网阻抗测量装置，包括电压互感器和电流互感器；电流互感器的一个输出端通过断路器连接到第一IGBT的发射极和第三IGBT的集电极，另一个输出端连接到第二IGBT的发射极和第四IGBT的集电极；第一IGBT的集电极和第二IGBT的集电极分别连接到第一电阻的两端，第三IGBT的发射极和第四IGBT的发射极分别连接到第二电阻的两端；第一电阻和第二电阻还分别并联第一电容和第二电容；Chirp-PWM信号发生器的第一输出端连接到第一IGBT和第二IGBT的门极，第二输出端连接到第三IGBT和第四IGBT的门极；还包括信号处理器，所述信号处理器用于：接收电压互感器和电流互感器分别采集的电压和电流、控制断路器断开或闭合、设置Chirp-PWM信号发生器的频带、计算频域阻抗、以及拟合阻抗特性波形。

上述电网阻抗测量装置的测量方法，包括：

步骤1：断路器断开，电流互感器和电压互感器分别采集电网测量点处的电压U_S0和电流I_S0；

步骤2：设置Chirp-PWM信号发生器的当前频带；

步骤3：断路器闭合，电流互感器与电压互感器采集电网测量点处在当前频带的响应电压U_S和响应电流I_S；

步骤4：通过快速傅里叶算法，计算电网测量点处在当前频带的频域阻抗值Z_S(jω)，

步骤5：多次执行步骤2-4，得到电网测量点处在不同频带的频域阻抗值，再拟合出电网阻抗特性波形。