[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

摘要

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。

主权项

1.一种扰动频率与扰动幅值自适应控制的阻抗测量方法，其中扰动频率与扰动幅值自适应控制的阻抗测量方法所涉及的拓扑结构包括电网(10)、并网设备(40)、接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC处的阻抗测量装置；所述阻抗测量装置包括扰动注入单元(20)、扰动控制单元(30)；所述扰动控制单元(30)包括采样单元(301)和控制计算单元(302)；所述扰动注入单元(20)串联接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，所述采样单元(301)接入电网(10)与并网设备(40)相连接的公共耦合点PCC，采样公共耦合点PCC的电压和电流，所述控制计算单元(302)的输入端与采样单元(301)的输出端相连，所述控制计算单元(302)与扰动注入单元(20)通讯连接；/n其特征在于：本方法通过测量预设两点频率下的阻抗，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，测量该预测点下的实际阻抗，比较预测阻抗幅值与实际值之间的差别，得到新的待测频率点，并进行阻抗测量，具体的，本方法包括以下步骤：/n步骤1，参数设定，包括以下参数：/n一次扰动频率f_m、二次扰动频率f_n、最大扰动步长频率Δf_max、最小扰动步长频率Δf_min、最大扰动频率f_max、频率步长Δf，扰动电压幅值A_utest,响应电压幅值占并网设备额定运行时基波电压幅值最大允许百分比M,响应电流幅值占并网设备额定运行时基波电流幅值参考百分比N；/n步骤2，将扰动注入装置(20)接入并网设备(40)与电网(10)相连接的公共耦合点PCC；/n步骤3，通过采样单元(301)采集并网设备(40)额定运行时公共耦合点PCC处的电压、电流，通过傅里叶变换得到基波电压幅值U₁,基波电流幅值I₁；/n步骤4，通过扰动注入装置(20)向公共耦合点PCC处注入幅值为扰动电压幅值A_utest、频率为一次扰动频率f_m的电压扰动；/n步骤5，通过采样单元(301)采集公共耦合点PCC处在步骤4所述电压扰动下的电流，计算该电流在一次扰动频率f_m处的幅值和相位，并记为一次电流谐波分量幅值A_i(f_m)，一次电流谐波分量相位P_i(f_m)；通过采样单元(301)采集公共耦合点PCC处在步骤4所述电压扰动下的电压，计算该电压在一次扰动频率f_m处的幅值和相位，并记为一次电压谐波分量幅值A_u(f_m)、一次电压谐波分量相位P_u(f_m)；计算并网设备输出阻抗Z在一次扰动频率f_m处的一次阻抗幅值|Z(f_m)|及一次阻抗相位∠Z(f_m)；/n|Z(f_m)|＝A_u(f_m)÷A_i(f_m)、∠Z(f_m)＝P_u(f_m)-P_i(f_m)/n步骤6，通过扰动注入装置(20)向公共耦合点PCC处注入幅值为扰动电压幅值A_utest、频率为二次扰动频率f_n的电压扰动；/n步骤7，通过采样单元(301)采集公共耦合点PCC处在步骤6所述电压扰动下的电流，计算该电流在二次扰动频率f_n处的幅值和相位，并记为二次电流谐波分量幅值A_i(f_n)、二次电流谐波分量相位P_i(f_n)；通过采样单元(301)采集公共耦合点PCC处在步骤6所述电压扰动下的电压，计算该电压在二次扰动频率f_n处的幅值和相位，并记为二次电压谐波分量幅值A_u(f_n)、二次电压谐波分量相位P_u(f_n)；计算并网设备输出阻抗Z在二次扰动频率f_n下的二次阻抗幅值|Z(f_n)|及二次阻抗相位∠Z(f_n)；/n|Z(f_n)|＝A_u(f_n)÷A_i(f_n)、∠Z(f_n)＝P_u(f_n)-P_i(f_n)/n步骤8，预测并网设备在扰动频率f＝f_n+Δf处的阻抗幅值|Z_pre(f)|；/n /n步骤9，更新扰动电压幅值A_utest大小，设更新后的扰动电压幅值为A_utest'，/n若A_utest^*≥M×U₁，则A_utest'＝M×U₁/n若A_utest^*＜M×U₁，则A_utest'＝A_utest^*/n其中A_utest^*＝I₁×|Z_pre(f)|×N/n步骤10，通过扰动注入装置(20)向公共耦合点PCC处注入幅值为更新后的扰动电压幅值A_utest'、频率为扰动频率f的电压扰动；/n步骤11，通过采样单元(301)采集公共耦合点PCC处在步骤10所述电压扰动下的电流，计算该电流在扰动频率f处的幅值和相位，并记为电流谐波分量幅值A_i(f)、电流谐波分量相位P_i(f)；通过采样单元(301)采集公共耦合点PCC处在步骤10所述电压扰动下的电压，计算该电压在扰动频率f处的幅值和相位，并记为电压谐波分量幅值A_u(f)、电压谐波分量相位P_u(f)；计算并网设备输出阻抗Z在扰动频率f下的阻抗幅值|Z_ref(f)|及阻抗相位∠Z_ref(f)；/n|Z_ref(f)|＝A_u(f)÷A_i(f)、∠Z_ref(f)＝P_u(f)-P_i(f)/n步骤12，计算参考频率步长Δf_ref；/n若||Z_pre(f)|-|Z_ref(f)||≤3dB，/n若||Z_pre(f)|-|Z_ref(f)||＞3dB，Δf_ref＝Δf_min/n步骤13，优化参考频率步长Δf_ref，设优化后的参考频率步长为Δf_ref'，Δf_ref'计算公式如下：/n若Δf_ref＞Δf，Δf_ref'＝λ×Δf+(1-λ)×Δf_ref/n若Δf_ref≤Δf，Δf_ref'＝Δf_ref/n其中，λ为用于计算过去控制过程对现在控制影响的遗忘因子，λ＝1-Δf/Δf_max；/n步骤14，若f＞f_max，控制结束；若f≤f_max，用二次扰动幅值|Z(f_n)|的值更新一次扰动幅值|Z(f_m)|，用阻抗幅值|Z_ref(f)|的值更新二次扰动幅值|Z(f_n)|，用二次扰动频率f_n的值更新一次扰动频率f_m，用扰动频率f的值更新二次扰动频率f_n，用优化后的参考频率步长Δf_ref'的值更新频率步长Δf，并返回步骤8，进入下一周期的注入及控制。/n