双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法 - 哈尔滨工业大学学报.PDF

第４８卷　 第９期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４８ Ｎｏ９ 　 　 ２０ １６年９月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ． ２０１６ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０９．０２３ 双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法 刘桂花，马田源，石　 桐，王　 卫 （哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院，１５０００１哈尔滨） 摘　 要：弱电网的主要电气特性之一为高电网阻抗，电网阻抗的增大会改变控制系统受控对象的模型阶数，影响逆变器控制 环路增益、带宽和控制性能，对光伏逆变器并网电能质量和稳定运行带来不利影响． 为实现电网阻抗的在线检测以进一步优 化逆变器控制策略，以弱电网下单相光伏并网逆变器为研究对象，在对其控制系统进行建模与分析基础上，研究基于谐波电 流注入的电网阻抗在线检测方法． 首先从理论上对单谐波电流注入法和双谐波电流注入法进行对比分析；进而从仿真角度对 两种方法在检测精度、逆变器并网电流ＴＨＤ值影响方面进行验证；最后选定双谐波电流注入法作为主要研究方法，该方法周 期性地向电网注入两种不同频率的谐波，利用检测元件获得并网点处的电压和电流信息，经由傅里叶分析处理后可得电参量 中所包含的特定次谐波分量，进一步计算可得电网阻抗的实时值． 实验结果表明：双谐波电流注入法可以实现对电网电阻和 电感的准确辨识，与传统单谐波注入法相比，该方法不仅无需计算相角信息，同时具有更高的检测精度． 关键词：弱电网；光伏并网逆变器；双谐波注入法；电网阻抗；在线检测 － － － 中图分类号：ＴＭ４６ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１６）０９ ０１３２ ０８ Ｏｎ ｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅａｋ ｇｒｉｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ＬＩＵ Ｇｕｉｈｕａ，ＭＡ Ｔｉａｎｙｕａｎ，ＳＨＩ Ｔｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｗｅａｋ ｇｒｉｄ ｉｓｈｉｇｈ ｇｒｉｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ．Ｔｈｅｈｉｇｈ ｇｒｉｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｃａｎ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｂｊｅｃｔ，ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｌｏｏｐ ｇａｉｎ，ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＰＶ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｐｏｗｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ． Ｏｎ ｌｉｎｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｐｈａｓｅ ｇｒｉｄ⁃ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ＰＶ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｕｎｄｅｒ ｗｅａｋ ｇｒｉｄ，ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｌｉｎｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓ