[发明专利]基于Chirp扰动电压恒幅值注入的大功率阻抗测量装置

说明书

本发明公开了一种基于Chirp扰动电压恒幅值注入的大功率阻抗测量装置，装置拓扑采取交‑直‑交结构，具体包括：三相不控整流器、双向DC‑DC电路、大功率三相逆变器及耦合变压器；三相不控整流器将从电网吸收的三相交流电转化为直流电压；双向DC‑DC电路采取幅值环、电压环、电流环三环控制方式，用于调节交流侧输出的Chirp扰动电压幅值；大功率三相逆变器采取半开环控制方式，其调制信号由时变频率指令和时变调制系数指令构成；耦合变压器用于将三相逆变器输出的电压经升压处理后耦合至待测系统。本发明既实现了一次性注入，缩短了测量时间，也提高了阻抗测量精度。

技术领域

本发明属于大功率阻抗实测装置研发领域，具体涉及一种基于Chirp扰动电压恒幅值注入的大功率阻抗测量装置。

背景技术

随着新能源渗透率的提高，电力系统的运行特性和行为特征进一步复杂化，逆变器与电网之间、逆变器与逆变器之间的交互作用导致宽频振荡事故频发，阻抗分析法是分析宽频振荡现象的重要工具。获取准确的端口阻抗模型是应用阻抗分析法的前提，因此基于小扰动信号的宽频阻抗实测技术成为研究热点。

阻抗测量技术分为被动测量法和主动测量法。被动测量法通过提取待测系统自身背景谐波进行阻抗计算，由于设计良好的并网逆变器背景谐波含量低，被动测量法精度低；主动测量法通过向待测系统注入扰动信号，并提取扰动电压和电流来计算阻抗值，测量精度高，应用广泛。然而，传统扫频过程通过改变正弦扰动量的频率来获得宽频段阻抗值，测量时间长，对待测系统干扰大，采用宽频信号作为扰动信号可实现一次性注入，有效缩短测量时间。大部分宽频信号的频谱并不完全可控，如：脉冲信号、三角波信号、方波信号等存在部分频段信号缺失，而部分频段能量过高的问题；PRSB及MLBS信号的能量随着频率的升高而减小，高频段阻抗实测精度低；DIBS信号虽然在能量谱上有所改进，但频段仍然不完全可控。大量研究开始采用Chirp信号作为扫频信号，Chirp信号可自由设定信号频段，90％以上的能量均集中在设定频段内，且在整个设定频段内，信号幅值基本一致，波峰因数低，既有利于信号辨识，又降低了对待测系统的影响，因此研究基于Chirp扰动电压恒幅值注入的大功率阻抗测量装置及测量方法十分必要。

发明内容

为实现精确的一次性宽频阻抗实测，本发明提供了一种基于Chirp扰动电压恒幅值注入的大功率阻抗测量装置。

本发明的一种基于Chirp扰动电压恒幅值注入的大功率阻抗测量装置，装置拓扑采取交-直-交结构，具体包括：三相不控整流器、双向DC-DC电路、大功率三相逆变器及耦合变压器。

三相不控整流器将从电网吸收的三相交流电转化为直流电压；双向DC-DC电路采取幅值环、电压环、电流环三环控制方式，用于调节交流侧输出的Chirp扰动电压幅值；大功率三相逆变器采取半开环控制方式，其调制信号由时变频率指令和时变调制系数指令构成；耦合变压器用于将三相逆变器输出的电压经升压处理后耦合至待测系统。

上述双向DC-DC电路采取幅值环、电压环、电流环三环控制方式，具体为：

步骤1：取耦合变压器T₂高压侧电压u_abc进行park变换，进而得到u_abc的幅值u_m；

步骤2：将u_m与幅值参考U_m.ref进行对比，两者的差值经PI控制器后输出DC-DC变换器的输出电压参考值u_AFE.ref；

步骤3：采用经典的电压电流双环控制用于控制双向DC-DC电路跟踪参考电压u_AFE.ref；

步骤4：实时检测双向DC-DC电路输出电压u_AFE；