一种并网系统阻抗数据处理方法及相关设备

技术领域

本发明涉及新能源发电并网技术，特别涉及一种并网系统阻抗数据处理方法及相关设备。

背景技术

新能源发电系统与电网之间的连接强弱程度通常用短路比(Short CircuitRatio，SCR)的大小来评估，临界短路比(Critical Short Circuit Ratio，CSCR)为并网系统处于临界情况下的短路比。通过测量系统当前运行状态时的阻抗大小进而得到系统短路比和系统临界状态的短路比，来判断并网系统的运行状况，保证该并网发电系统的稳定运行。并网逆变器控制系统的环路增益、带宽以及稳定性都会因系统短路比和临界短路比的不同带来负面影响，导致系统控制性能变差。

为了准确地获得短路比，即：准确判断并网发电的运行状态，需要可靠的方式对短路比关联的数据进行检测，典型常用的方法是包括：谐波注入法，它不依赖逆变器产生不确定谐波，而是通过谐波注入的方式将一个或多个特定的谐波信号i

然而，现有的谐波注入法属于有损检测，一旦谐波选取不当会导致并网电流谐波大幅增加，进一步影响锁相环PLL和电流控制器G

发明内容

本发明的目的在于，通过本发明并网系统阻抗数据处理方法，不仅解决了谐波注入法阻抗计算难度大、误差大的缺点，自适应控制也解决了有损检测导致并网电流谐波大幅增加的问题。

一种并网系统阻抗数据处理方法，包括如下步骤：

在并网系统开始并网时，在公共并网点注入第一频次谐波和第二频次谐波；

将公共并网点U

通过所述比例系数和所述谐振系数控制逆变器输出电流波形，以输出满足并网要求的标准工频电。

优选地，所述获取两种频次谐波具体实现为：

通常选取10倍工频附近频率；

以及，通常选取基准电流幅值的5％附近幅值；

通过所述两个谐波信号处采样U

化简分别得到R

优选地，所述比例系数的计算，具体实现为：

将LCL滤波器的电容支路忽略，得到系统截止频率f

优选地，所述谐振系数的计算，具体实现为：

在基准频率附近时，将LCL滤波器的电容支路忽略，系统增益＝20lg(A/B),得到基频增益函数表达式

弱电网条件下，所述谐振系数K

其中，所述K

一种并网系统阻抗数据处理设备，包括：

采样模块，在并网系统开始并网时，在公共并网点注入获取的第一频次谐波和第二频次谐波；

阻抗变换电路，对所述两种特定频次谐波的幅值进行变换指令的响应；

自适应参数计算模块，在预设模型中执行阻抗计算，至少得到比例系数和谐振系数；

控制模块，通过所述比例系数和所述谐振系数控制逆变器输出电流波形，以输出满足并网要求的标准工频电。

优选地，所述数模转换模块具体为TMS320F28335型号。

优选地，本设备还包括与所述采样模块输出端连接的FFT傅立叶分析模块；

所述FFT傅立叶分析模块的输出端连接所述自适应参数计算模块。

一种计算设备，至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行以上所述的方法。

一种可读介质，存储有计算机可执行指令，可执行指令用于执行所述的并网系统阻抗数据处理方法。

本发明提出的并网系统阻抗数据处理方法和相关设备，可以根据不同的并网电路中的阻抗值，对控制回路进行反馈，自适应调节QPR控制回路参数，使并网系统可以工作在稳定状态，输出符合国家标准的正弦工频交流电。不仅解决了谐波注入法阻抗计算难度大、误差大的缺点，自适应控制也解决了有损检测导致并网电流谐波大幅增加的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1a为本发明一实施例的并网系统阻抗数据处理方法的流程步骤图；

图1b为本发明一实施例的并网系统阻抗数据处理方法阻抗变换拓扑图；

图2为本发明另一实施例的并网系统阻抗数据处理方法的实施策略图；

图3为本发明另一实施例的并网系统阻抗数据处理设备的结构示意图；

图4a为本发明另一实施例的并网系统阻抗数据处理设备的电路图；

图4b为本发明另一实施例的并网系统阻抗数据处理设备的比例系数变化图；

图4c为本发明另一实施例的并网系统阻抗数据处理设备的谐振系数变化图；

图5为本发明实施例中的计算设备的结构示意图；

图6为本申请实施例中的可读介质结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施例说明前，需要明确：

传统的基于电流谐波注入的阻抗检测方法属于有损检测，一旦谐波选取不当会导致并网电流谐波大幅增加，将进一步影响锁相环PLL和电流控制器G

(2)阻抗计算困难：如式

所示，由于传统谐波注入法需要获取高精度相位值，而相位值在计算过程中往往会进行取整，并且相位在采集过程中要求高精度的AD采样模块，若是采样精度不够将进一步导致计算得到的阻抗值与实际阻抗之间出现误差。

针对以上缺陷，本发明并网系统阻抗数据处理方法，不仅解决了谐波注入法阻抗计算难度大、误差大的缺点，自适应控制也解决了有损检测导致并网电流谐波大幅增加的问题。

参考图1a给出了并网系统阻抗数据处理方法，包括如下步骤，

S11:在并网系统开始并网时，在公共并网点注入通过采样模块获取第一频次谐波和第二频次谐波；

优选地，所述通过采样模块获取第一频次谐波和第二频次谐波具体实现为：

由于电网含有大量低频奇次谐波，若注入谐波的频率选取不合适，不仅会造成阻抗值检测错误，更会对电网稳定性造成严重影响。频率选取过大，FFT分析的运算量会成倍增加，而且高频信号在经过LCL滤波回路后被滤除，影响检测精确度；选取太小，和电网背景低频奇次谐波重叠，对阻抗检测结果产生较大误差。因此，通常选取10倍工频附近频率(400Hz-600Hz)。幅值选取过大，影响并网电流质量；选取太小，信号处频率响应不明显，造成计算误差增大。因此，通常选取基准电流幅值的5％左右。

如图1b所示，该电路模拟了3种不同情况下的阻抗值，继电器实时响应DSP控制器发出的信号，进行通断。并网系统，继电器闭合后，在公共并网点注入两种不同频次的谐波(400Hz、0.5A,600Hz、0.5A)。

通过所述两个谐波信号处采样U

该控制器根据接收到的R

通过预设电路模拟不同情况下的阻抗值，继电器实时响应DSP控制器发出的信号，进行通断。

S12:在公共并网点U

优选地，比例系数K

将LCL滤波器的电容支路忽略，得到系统截止频率f

优选地，谐振系数K

在基准频率附近时，将LCL滤波器的电容支路忽略，系统增益＝20lg(A/B),得到基频增益函数表达式

弱电网条件下，所述谐振系数K

其中，所述K

作为可选值，所述ω

S13:通过所述比例系数和所述谐振系数控制逆变器输出电流波形，以输出满足并网要求的标准工频电。

图3一种并网系统阻抗数据处理设备，包括：

采样模块31，在并网系统开始并网时，在公共并网点注入获取的第一频次谐波和第二频次谐波；

优选地，所述数模转换模块具体为TMS320F28335型号。

TMS320F28335对并网点进行采样，经过FFT后得到两种不同频次的电压电流幅值，处理器进行FFT分析后，将特定谐波次数的电压电流幅值代入

阻抗变换电路32，对所述第一频次谐波和所述第二频次谐波的幅值进行变换指令的响应；

自适应参数计算模块33，在预设模型中执行阻抗计算，至少得到比例系数和谐振系数；

控制模块34，通过所述比例系数和所述谐振系数控制逆变器输出电流波形，以输出满足并网要求的标准工频电。

优选地，本设备还包括与所述采样模块输出端连接的FFT傅立叶分析模块；

所述FFT(快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform),即利用计算机计算离散傅里叶变换的高效、快速计算方法)傅立叶分析模块的输出端连接所述自适应参数计算模块。

为了公开的充分。图4a-图4c示出了并网系统阻抗数据处理设备的具体电路实现方式和仿真曲线。

综上所述：

本发明提出的并网系统阻抗数据处理方法和相关设备，可以根据检测得到不同的并网电路中的阻抗值，对控制回路进行反馈，自适应准比例谐振(QPR)控制回路参数大小，使并网系统可以工作在稳定状态，输出符合国家标准的正弦工频交流电。不仅解决了谐波注入法阻抗计算难度大、误差大的缺点，自适应控制也解决了有损检测导致并网电流谐波大幅增加的难题。

图5示出的是匹配图1a-图1b方法的计算设备50，包括：

需要说明的是，图5显示的计算设备50仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，自适应准比例谐振(QPR)控制器以通用计算设备50的形式表现。计算设备50的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器51、上述至少一个存储器52、连接不同系统组件(包括存储器52和处理器51)的总线53。

总线53表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

存储器52可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)521和/或高速缓存存储器522，还可以进一步包括只读存储器(ROM)523。

存储器52还可以包括具有一组(至少一个)程序模块524的程序/实用工具525，这样的程序模块524包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

计算设备50也可以与一个或多个外部设备54(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与计算设备50交互的设备通信，和/或与使得该计算设备50能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口55进行。并且，计算设备50还可以通过网络适配器56与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器56通过总线53与用于计算设备50的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合计算设备50使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAI D系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

在一些可能的实施方式中，根据本申请的计算设备可以包括至少一个处理器、以及至少一个存储器(如第一服务器)。其中，存储器存储有程序代码，当程序代码被处理器执行时，使得处理器执行本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的系统权限开启方法中的步骤。

参考图6，图4a图示及对应实施例的自适应准比例谐振(QPR)还可通过计算机可读介质61来实现，参考图6，存储有计算机可执行指令，即本发明方法所需执行的程序指令，所述计算机或者高速芯片可执行指令用于执行以上实施例所述的验证数据处理方法。

可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、控制装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本申请的实施方式的用于系统权限开启的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在计算设备上运行。然而，本申请的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、控制装置或者器件使用或者与其结合使用。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。