- 頭條并網逆變器輸出阻抗的準確測量方法2021-03-11 作者：鐘佩軍 孫建軍 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語并網逆變器輸出阻抗是判定其并網運行穩定性的重要參數，通常采用諧波電流注入法測量。但由于并網逆變器本身存在背景諧波，會影響測量結果的準確性，采用非整數諧波的偏頻電流注入方法能夠有效避免該問題。然而，由于實際電網運行頻率在一定范圍內波動，采用諧波電流源注入非整數次諧波電流時存在難以同步的問題，從而造成測量誤差。 針對以上問題，武漢大學電氣與自動化學院、國網河南省電力公司電力科學研究院、國網安徽省電力有限公司的研究人員鐘佩軍、孫建軍、司學振、曹志煌、潘靜，在2019年第22期《電工技術學報》上撰文，利用電壓擾動與電流擾動兩種阻抗測量方法的等效性，提出通過同一臺電壓擾動源產生基頻及非整數次諧波電壓進行逆變器阻抗測量的方法，以提高阻抗測量的準確性，最后通過插值獲取逆變器全頻段阻抗。
為應對傳統能源儲量有限及其環境污染的問題，各國都在加快能源結構調整，新能源發電在電網中的滲透率進一步提高。新能源發電并網的穩定性已成為了國內外學者研究的熱點，自1976年Middle-Brook提出基于系統阻抗的穩定性判據以來，出現了諸多在此基礎上改進的逆變器穩定性判據，但此類判據均需要獲取逆變器阻抗參數。
此外，研究并網逆變器之間或逆變器和電網之間的交互影響及諧振特性的實質是研究不同逆變器阻抗之間或逆變器與電網阻抗之間串并聯特性。在逆變器下垂控制中也涉及逆變器輸出阻抗參數。
綜上所述，逆變器阻抗在多方面研究中都是至關重要的參數。因此探究如何快速準確地獲取逆變器阻抗參數是具有重要意義的工作。
逆變器阻抗由其控制參數和主電路參數共同決定，通常一臺逆變器，其全部參數較難獲取，同時運行過程中，各參數也可能存在一定變化，采用理論計算較難獲得阻抗準確值，目前一般采用測量法獲取逆變器阻抗參數。
逆變器阻抗測量和電網阻抗測量存在相似之處，目前主要測試方法可以分為外加擾動測量方法和非擾動測量方法。非擾動測量方法主要是利用非線性設備運行時產生的特定諧波測試系統阻抗參數，其存在各次諧波分布不均問題，且沒有考慮被測設備的背景諧波，存在較大誤差。
擾動式測試方法可分為暫態測試方法和穩態測試方法。電容投切法和晶閘管短路法是典型的暫態方法，此類方法諧波分布不可控，存在某些頻率諧波信號較弱或缺失等問題，且易影響系統的穩態性能。
基于諧波電流注入的穩態測試方法是目前應用廣泛的測試方法。有學者提出一種方波電流注入的逆變器阻抗測量方法，其存在方波信號中各次諧波幅值差別較大問題，造成電流幅值較低頻率分量下阻抗的測試結果不準確。有學者提出一種在兩相間注入諧波電流獲取dq坐標系下阻抗參數的方法，該方法同樣沒有考慮到背景諧波的影響。有學者提出在并網系統的電力電子設備控制指令中加入擾動電流指令的方法測試逆變器或系統諧波阻抗值。
上述各類諧波電流注入方法為消除背景諧波的影響通常需要測量諧波電流注入前后電壓和電流參數，也未考慮測量過程中逆變器運行狀態和電網頻率的變化，是理想情況下的測量方法，但實際運行中電網頻率等參數存在一定波動，前后兩次測量并網逆變器可能處于不同的運行狀態，從而導致測量不準確。
通過分析逆變器諧波分布特征及電流注入法與電壓擾動法的等效性，武漢大學電氣與自動化學院、國網河南省電力公司電力科學研究院、國網安徽省電力有限公司的研究人員提出一種基于電壓擾動源的逆變器阻抗測試方法。
圖10 實時數字仿真平臺
針對逆變器背景諧波頻率成分和傳統諧波電流注入法的不足，研究人員提出逆變器阻抗的偏頻測量方法。電網運行其頻率在一定范圍內波動，分析了電網頻率波動對傳統電流注入法及所提偏頻諧波電流注入法的影響。利用電流注入方法與電壓擾動方法的等效性，進一步提出了基于電壓擾動源的逆變器阻抗測量方法。
實時數字仿真證明了電壓擾動源具備基波和非整數次諧波輸出能力，能滿足測量方法頻率選取要求。同時實時數字仿真結果也表明，所提測量方法能夠避免電網頻率波動對逆變器阻抗測量的影響，得到準確的逆變器阻抗模值和阻抗角。
以上研究成果已發表在2019年第22期《電工技術學報》，論文標題為“基于電壓擾動源的并網逆變器輸出阻抗測量方法”，作者為鐘佩軍、孫建軍、司學振、曹志煌、潘靜。
