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為應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量有限及其環(huán)境污染的問題，各國都在加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，新能源發(fā)電在電網(wǎng)中的滲透率進(jìn)一步提高。新能源發(fā)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性已成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，自1976年Middle-Brook提出基于系統(tǒng)阻抗的穩(wěn)定性判據(jù)以來，出現(xiàn)了諸多在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的逆變器穩(wěn)定性判據(jù)，但此類判據(jù)均需要獲取逆變器阻抗參數(shù)。

此外，研究并網(wǎng)逆變器之間或逆變器和電網(wǎng)之間的交互影響及諧振特性的實(shí)質(zhì)是研究不同逆變器阻抗之間或逆變器與電網(wǎng)阻抗之間串并聯(lián)特性。在逆變器下垂控制中也涉及逆變器輸出阻抗參數(shù)。

綜上所述，逆變器阻抗在多方面研究中都是至關(guān)重要的參數(shù)。因此探究如何快速準(zhǔn)確地獲取逆變器阻抗參數(shù)是具有重要意義的工作。

逆變器阻抗由其控制參數(shù)和主電路參數(shù)共同決定，通常一臺(tái)逆變器，其全部參數(shù)較難獲取，同時(shí)運(yùn)行過程中，各參數(shù)也可能存在一定變化，采用理論計(jì)算較難獲得阻抗準(zhǔn)確值，目前一般采用測(cè)量法獲取逆變器阻抗參數(shù)。

逆變器阻抗測(cè)量和電網(wǎng)阻抗測(cè)量存在相似之處，目前主要測(cè)試方法可以分為外加擾動(dòng)測(cè)量方法和非擾動(dòng)測(cè)量方法。非擾動(dòng)測(cè)量方法主要是利用非線性設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的特定諧波測(cè)試系統(tǒng)阻抗參數(shù)，其存在各次諧波分布不均問題，且沒有考慮被測(cè)設(shè)備的背景諧波，存在較大誤差。

擾動(dòng)式測(cè)試方法可分為暫態(tài)測(cè)試方法和穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法。電容投切法和晶閘管短路法是典型的暫態(tài)方法，此類方法諧波分布不可控，存在某些頻率諧波信號(hào)較弱或缺失等問題，且易影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。

基于諧波電流注入的穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法是目前應(yīng)用廣泛的測(cè)試方法。有學(xué)者提出一種方波電流注入的逆變器阻抗測(cè)量方法，其存在方波信號(hào)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(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。有學(xué)者提出一種在兩相間注入諧波電流獲取dq坐標(biāo)系下阻抗參數(shù)的方法，該方法同樣沒有考慮到背景諧波的影響。有學(xué)者提出在并網(wǎng)系統(tǒng)的電力電子設(shè)備控制指令中加入擾動(dòng)電流指令的方法測(cè)試逆變器或系統(tǒng)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(cè)量諧波電流注入前后電壓和電流參數(shù)，也未考慮測(cè)量過程中逆變器運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)頻率的變化，是理想情況下的測(cè)量方法，但實(shí)際運(yùn)行中電網(wǎng)頻率等參數(shù)存在一定波動(dòng)，前后兩次測(cè)量并網(wǎng)逆變器可能處于不同的運(yùn)行狀態(tài)，從而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)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(dòng)法的等效性，武漢大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院、國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)安徽省電力有限公司的研究人員提出一種基于電壓擾動(dòng)源的逆變器阻抗測(cè)試方法。

圖10 實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)

針對(duì)逆變器背景諧波頻率成分和傳統(tǒng)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(cè)量方法。電網(wǎng)運(yùn)行其頻率在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，分析了電網(wǎng)頻率波動(dòng)對(duì)傳統(tǒng)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(dòng)方法的等效性，進(jìn)一步提出了基于電壓擾動(dòng)源的逆變器阻抗測(cè)量方法。

實(shí)時(shí)數(shù)字仿真證明了電壓擾動(dòng)源具備基波和非整數(shù)次諧波輸出能力，能滿足測(cè)量方法頻率選取要求。同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真結(jié)果也表明，所提測(cè)量方法能夠避免電網(wǎng)頻率波動(dòng)對(duì)逆變器阻抗測(cè)量的影響，得到準(zhǔn)確的逆變器阻抗模值和阻抗角。

以上研究成果已發(fā)表在2019年第22期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“基于電壓擾動(dòng)源的并網(wǎng)逆變器輸出阻抗測(cè)量方法”，作者為鐘佩軍、孫建軍、司學(xué)振、曹志煌、潘靜。