光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于對光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗進行在線計算檢測的方法。
【背景技術】
[0002]對一個理想的并網系統而言，系統的各個參數都是固定的，能量通過并網逆變器注入內阻無窮小的電網，通過逆變器的合理設計，可以保證并網系統的正常工作。但實際的并網系統中，理想電網并不存在，由于傳輸線路上的雜散參數影響，使得電網的等效阻抗不為零，如果阻抗過大，會導致系統帶寬降低，穩定性降低，因而阻抗影響不可忽視。因此，實際應用中，電網阻抗檢測技術必不可少。
[0003]而目前的光伏發電系統，多以大型光伏電站為主，在電站設計中，考慮電網阻抗主要以配電變壓器阻抗模型為基礎，如申請號為201310450339的發明專利中公開的方法，主要通過以實際的逆變器并聯臺數及拓撲結構參數，計算配電變壓器上的電網阻抗，然后根據設計的并網逆變器控制系統，將計算的電網阻抗考慮進去，通過控制系統開環傳遞函數幅相頻率特性來設計控制系統。該方案的電網阻抗檢測實際是一種離線式測量方案，在規模集中、具有配電變壓器、并網模型統一的場合(如圖6所不)具有較好效果。但隨著分布式光伏并網逐漸成為趨勢，分布式光伏電站具有的規模小、無變壓器、逆變器并聯臺數不一且拓撲各異、低壓大電流并網、并網點眾多、電網阻抗各異的特點，使得離線測量電網阻抗變得愈發困難。目前常用方法為逐個測量每一并網點阻抗，但該方案耗費大量人力時間，針對分布式電站并不實用。針對一般的分布式的應用場合，如圖4所示，可以通過擾動逆變器輸出電壓的方式來檢測逆變器并網傳輸線路的阻抗，這實際是一種在線式檢測方法，其在面對恒壓源輸入的分布式并網逆變器有較好的效果。但光伏并網逆變器(如圖5所示)輸入為光伏面板，其輸入特性曲線為PV曲線如圖1，如果使用輸出擾動的方式，可能導致輸入輸出不匹配，嚴重時會導致逆變器工作不穩。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種適用于分布式光伏并網逆變器使用的在線阻抗檢測方法。
[0005]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，用于在線檢測實現光伏面板發電并網的光伏并網逆變器所并入的電網的阻抗，所述的阻抗在線檢測方法包括
(1)所述的光伏并網逆變器上電并工作后，獲取所述的光伏面板的P/U曲線；
(2)獲取所述的光伏面板的P/U曲線后，等待所述的光伏并網逆變器追蹤到所述的光伏面板發電的最大功率點時獲得其電壓Umax，并采樣此刻所述的光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，分別為第一交流電壓Vaca和第一交流電流I ac;1;
(3)根據所獲得的光伏面板的P/U曲線，選擇閾值電壓AU，并使所述的光伏面板的工作電壓變化為Umax+ Δ U，待所述的光伏并網逆變器工作穩定后，采樣此刻所述的光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，分別為第二交流電壓Vac;2和第二交流電流I ac;2;
(4)計算Λ Vac=Vae2-Vacl和AIac=Iae2-1acl，并根據AVa。和Λ I a。分別計算電壓和電流的各次諧波幅值和相位，再根據電流的各次諧波幅值、相位以及相應的電壓的各次諧波幅值和相位，利用歐姆定律計算出所述的光伏并網逆變器的輸出阻抗X，即為所述的光伏并網逆變器所并入的電網的阻抗。
[0006]步驟(I)中，通過掃描方式獲得所述的光伏面板的輸入P/U曲線。
[0007]具體為，在每個計算周期ΛΤ內，使所述的光伏面板的電壓按預設的步長^_減小，并按照掃描頻率記錄所述的計算周期ΔΤ內所述的光伏面板的若干個電壓以及功率，從而獲得所述的P/U曲線。
[0008]步驟(3)中，根據所述的光伏面板的最大功率確定所述的閾值電壓AU。
[0009]步驟(4)中，利用坐標坐標變換和快速傅立葉變換計算電壓和電流的各次諧波幅值和相位。
[0010]優選的，重復步驟(3)、(4)而獲得個所述的輸出阻抗X，利用數值分析方法，獲得精確的輸出阻抗。
[0011]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:本方法一方面克服了離線式阻抗檢測的費時費力、工作量大的缺點，另一方面克服了現有的一般在線式檢測的擾動輸出影響光伏系統穩定性的缺點。其將阻抗檢測和光伏系統的最大功率點追蹤技術相結合，在保證逆變器穩定工作的前提下，能夠準確的獲取光伏并網逆變器交流輸出線路的阻抗信息。
【附圖說明】
[0012]附圖1為光伏面板的輸入特性PV曲線圖。
[0013]附圖2為根據P/U曲線選擇閾值電壓AU的示意圖。
[0014]附圖3為本發明的光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法流程示意圖。
[0015]附圖4為一般的分布式光伏發電的應用場合示意圖。
[0016]附圖5為光伏并網逆變器的輸入示意圖。
[0017]附圖6為規模集中、并網模型統一的光伏發電的應用場合示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖所示的實施例對本發明作進一步描述。
[0019]實施例一:參見附圖3所示。一種用于在線檢測實現光伏面板發電并網的光伏并網逆變器所并入的電網的阻抗的方法，包括以下步驟:
(I)光伏并網逆變器上電并工作，檢測到輸入輸出滿足并網工作要求之后，逆變器并網工作，然后，獲取光伏面板的P/U曲線。這里通過掃描方式獲得光伏面板的輸入P/U曲線。具體為，在每個計算周期ΔΤ內，使光伏面板的電壓按預設的步長Vstep減小，并按照掃描頻率記錄計算周期AT內光伏面板的若干個電壓以及功率，從而獲得P/U曲線，如附圖1所不O
[0020](2)獲取光伏面板的P/U曲線后，等待光伏并網逆變器追蹤到光伏面板發電的最大功率點時獲得其電壓umax，并采樣此刻光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，分別為第一交流電壓Vacl和第一交流電流I ac;1;
(3)根據所獲得的光伏面板的P/U曲線，選擇閾值電壓AU，并使光伏面板的工作電壓變化為Umax+Λ U，如附圖2所示，待光伏并網逆變器工作穩定后，采樣此刻光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，分別為第二交流電壓Vac;2和第二交流電流I ac;2;
(4)根據步驟(2)、(3)所得的電壓和電流，計算AVac=Vae2-Vaca和ΔΙac=Iac;2-1ac;1，并根據AVa。和Δ I a。利用坐標坐標變換(Clark/Park)和快速傅立葉變換(FFT，Fast Four1rTransform)分別計算電壓和電流的各次諧波幅值和相位，再根據電流的各次諧波幅值、相位以及相應的電壓的各次諧波幅值和相位，利用歐姆定律計算出光伏并網逆變器的輸出阻抗X，即為光伏并網逆變器所并入的電網的阻抗。
[0021]步驟(3)中選擇的合適的AU是根據當前的輸出功率，也即當前光伏面板的最大功率來確定的，以保證合適的步長，使逆變器輸出功率的波動足夠滿足檢測的精度。同時，為了排除AC電壓本身波動的干擾，還要重復步驟(3)和步驟(4)多次，以得到多組阻抗值Xl，X2，X3，…，Xn (n=l，2，3…)，再利用數值分析的方法，得到精確的輸出阻抗X。
[0022]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，用于在線檢測實現光伏面板發電并網的光伏并網逆變器所并入的電網的阻抗，其特征在于:所述的阻抗在線檢測方法包括 (1)所述的光伏并網逆變器上電并工作后，獲取所述的光伏面板的P/U曲線； (2)獲取所述的光伏面板的P/U曲線后，等待所述的光伏并網逆變器追蹤到所述的光伏面板發電的最大功率點時獲得其電壓Umax，并采樣此刻所述的光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，分別為第一交流電壓Vaca和第一交流電流I ac;1; (3)根據所獲得的光伏面板的P/U曲線，選擇閾值電壓AU，并使所述的光伏面板的工作電壓變化為Umax+ Δ U,待所述的光伏并網逆變器工作穩定后，采樣此刻所述的光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流，分別為第二交流電壓Vac;2和第二交流電流I ac;2; (4)計算ΛVac=Vae2-Vacl和AIac=Iae2-1acl，并根據AVa。和Λ I a。分別計算電壓和電流的各次諧波幅值和相位，再根據電流的各次諧波幅值、相位以及相應的電壓的各次諧波幅值和相位，利用歐姆定律計算出所述的光伏并網逆變器的輸出阻抗X，即為所述的光伏并網逆變器所并入的電網的阻抗。
2.根據權利要求1所述的光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，其特征在于:步驟(I)中，通過掃描方式獲得所述的光伏面板的輸入P/U曲線。
3.根據權利要求2所述的光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，其特征在于:在每個計算周期ΔΤ內，使所述的光伏面板的電壓按預設的步長Vstep減小，并按照掃描頻率記錄所述的計算周期AT內所述的光伏面板的若干個電壓以及功率，從而獲得所述的P/U曲線。
4.根據權利要求1所述的光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，其特征在于:步驟(3)中，根據所述的光伏面板的最大功率確定所述的閾值電壓AU。
5.根據權利要求1所述的光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，其特征在于:步驟(4)中，利用坐標坐標變換和快速傅立葉變換計算電壓和電流的各次諧波幅值和相位。
6.根據權利要求1所述的光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，其特征在于:重復步驟(3)、(4)而獲得個所述的輸出阻抗X，利用數值分析方法，獲得精確的輸出阻抗。
【專利摘要】本發明涉及一種光伏并網逆變器交流輸出線路阻抗在線檢測方法，包括：光伏并網逆變器上電并工作后，獲取光伏面板的P/U曲線；追蹤到光伏面板發電的最大功率點時電壓并采樣光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流；選擇閾值電壓，并調整光伏面板的工作電壓，再次采樣光伏逆變器的交流輸出電壓和交流輸出電流；根據兩次采樣電壓的差值和電流的差值計算光伏并網逆變器的輸出阻抗X。本方法一方面克服了離線式阻抗檢測的費時費力、工作量大的缺點，另一方面克服了現有的一般在線式檢測的擾動輸出影響光伏系統穩定性的缺點，其在保證逆變器穩定工作的前提下，能夠準確的獲取光伏并網逆變器交流輸出線路的阻抗信息。
【IPC分類】G01R27-08
【公開號】CN104865446
【申請號】CN201510237075
【發明人】黃敏, 方剛, 曾維波
【申請人】江蘇固德威電源科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月12日