一种基于逆变器的电网阻抗在线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电网阻抗在线检测方法，尤其是涉及一种基于逆变器的电网阻抗 在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 分布式发电系统中，并网逆变器的性能和电网阻抗密切相关，当电网阻抗较高时， 并网发电系统会变得不稳定，特别是在弱电网的情况下。而且，电网阻抗随着时间和电网运 行状态的变化而变化，因此精确的电网阻抗在线测量是实现并网逆变器在弱电网场合下高 性能自适应控制的关键技术，此外，对电网阻抗的测量与分析还可以快速地检测出电网的 故障。现有的文献提出了一些可行的方法，目前的电网阻抗测量方法主要有主动测量方式 和被动测量方式。主动测量方式如注入谐波、功率扰动等，可以实现较为准确的测量电网阻 抗，但这些都需向系统注入扰动，通过扰动信息获得电网阻抗值。被动测量方式不需向逆变 器引入扰动，但现有的很多被动方式都存在计算量偏大且精度不高的问题，而且很难做到 快速性和准确性的兼顾。总的来说，目前普遍使用的电网阻抗检测方法均存在以下问题：
[0003] 1.电网阻抗影响逆变器的稳定性，其大小与逆变器的控制系统的设计密切相关；
[0004] 2.电网阻抗随着时间和电网运行状态的变化而变化；
[0005] 3.传统的测量方式大多是离线测量或者需要额外的硬件电路；
[0006] 4.电网阻抗的主动测量方式，如功率扰动、注入谐波等，测量精度较高，但是需要 加入扰动量，大规模并网下的特性还需要进一步研究；
[0007] 5.电网阻抗的被动测量方式会有计算量大，测量精度不高的问题。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作方便、测量 精度高、对电能质量影响低的基于逆变器的电网阻抗在线检测方法。
[0009] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于逆变器的电网阻抗在线检 测方法，包括以下步骤：
[0010] (1)逆变器同步并网后，采用轴压调节法调节所述的逆压器输出电压幅值，同时 调节逆压器输出频率使其与电网频率始终保持一致，并采集两个状态下的PCC点的电压值
[0011] ⑵计算电网阻抗值。
[0012] 所述的步骤⑴中，逆变器的输出电压幅值调节过程如下：逆变器的输 出电压幅值采用开环控制，将逆变器等效成一个受控电压源，则其输出电压幅值为
通过调整V1Yt)调节逆变器输出电压的幅值，
[0013] 其中，V1Yt)为电压调整轴，Era为电压参考值,Knml为比例调节系数，Θ为逆变器 输出相角。
[0014] 所述的步骤⑴中，逆变器的输出频率调节过程如下：逆变器的输出频率 采用闭环控制，把电网频率和逆变器的输出频率的交叉乘积量作为控制量v d(t)= VgSin ( Θ g- Θ J，逆变器的输出电压的频率为
通过调整 V2*⑴调节逆变器输出电压的频率，
[0015] 其中，ω。。为频率参考值，K f和K nu2均为比例调节系数，<(〇为频率调整轴，Θ 逆变器输出相角。
[0016] 所述的步骤（2)具体为：根据公式（1)计算出电网阻抗Zii，
[0018] 其中，Zg为电网阻抗，Fwri、分别为不同状态下 PCC点的电压值， /pca' /per!为、另伪$胃pcc点、白勺电流值，rA#曜且手允#断直，L A#曜且手允# 感值。
[0019] 所述的步骤（1)中，将采集到的两个状态下的PCC点的电压值JZpfri、|/ pcr2和电 流值Tfea、/icr2分解成相应的电压直轴分量、电流直轴分量、电压交轴分量和电流交轴 分量，并用两个状态下的电压直轴分量、电流直轴分量、电压交轴分量和电流交轴分量分别 作差得到电压直轴分量之差A Vd、电流直轴分量之差AId、电压交轴分量之差AVq和电流 交轴分量之差△ Iq，则电网阻抗还可以这样计算：
[0023] 其中，Zg为电网阻抗，Rg为电网阻抗电阻值，L g为电网阻抗电感值。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0025] (1)本发明在电压控制型并网逆变器的基础上，仅通过对逆变器输出电压幅值轻 微扰动，来测量电网阻抗，与传统的电能质量扰动相比，引入的扰动小，引入的谐波分量小， 对电能质量的影响低；
[0026] (2)本发明不需增加额外的设备，电网阻抗测量作为并网逆变器的一种工作模式， 同时也可应用于孤岛检测；
[0027] (3)传统的电能质量扰动测量精度受到电能质量变化量的影响，本发明通过控制 逆变器输出电压幅值来间接控制电能质量，而对电压幅值可以实现精确控制，从而使得测 量精度更高；
[0028] (4)本发明可以实时检测电网阻抗的大小，在电网阻抗突变的情况下也可以快速 准确的测量出电网阻抗；
[0029] (5)本发明扰动量引入简单、控制电路易于实现。
【附图说明】
[0030] 图1为本申请逆变器输出频率的控制框图；
[0031] 图2为基于轴压调节的电压控制型逆变器的等效电路图；
[0032] 图3为本申请电网阻抗的等效模型；
[0033] 图4为本申请逆变器的输出电压有效值；
[0034] 图5为本申请逆变器的输出电流；
[0035] 图6为本申请PCC点电压的直轴分量；
[0036] 图7为本申请PCC点电压的交轴分量；
[0037] 图8为本申请PCC点电流的直轴分量；
[0038] 图9为本申请PCC点电流的交轴分量；
[0039] 图10为本申请电网阻抗电阻值跃变时的仿真波形；
[0040] 图11为本申请电网阻抗电感值跃变时的仿真波形。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0042] 一种基于逆变器的电网阻抗在线检测方法，包括以下步骤：
[0043] (1)逆变器同步并网后，采用轴压调节法，通过电压调整轴和频率调整轴独立控制 所述的逆压器输出电压幅值和输出频率，改变电压参考值，使PCC点的电压和电流值发生 变化，同时采集两个状态下