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申请/专利权人：山东大学

摘要：本发明涉及一种基于电流环扰动的并网变流器频率耦合导纳测量方法，属于新能源并网变换器分析与控制领域，包括：向并网变流器的电流环注入扫频信号；求得电流环的闭环带宽；根据电流环实际带宽求解实际电感值Lact；设定频率耦合导纳的频率测量范围；将实际电感值Lact代入已经建立的参数失配下的并网变流器频率耦合导纳模型，测量出频率测量范围内的并网变流器频率耦合导纳。本发明不需要外部得频率耦合导纳测量装备，可节省大量成本，提高了导纳测量的便捷性。

主权项：1.一种基于电流环扰动的并网变流器频率耦合导纳测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：向并网变流器的电流环注入扫频信号；S2：根据电流环的扫频信号注入得到的电流环的d轴参考值idref和电流反馈值id，求得电流环实际带宽ω′b；S3：根据电流环实际带宽ω′b求解实际电感值Lact；S4：设定频率耦合导纳的频率测量范围；S5：将实际电感值Lact代入已经建立的参数失配下的并网变流器频率耦合导纳模型，测量出频率测量范围内的并网变流器频率耦合导纳；步骤S3中，当电流环按照零极点对消的方法进行PI控制器参数整定时，电流环比例系数Kip和积分系数Kii的计算方法如下： 其中，ωid为电流环的期望带宽，Rs为理论电阻值，Ls为理论电感值；电流环的闭环传递函数Gicjω如下： 其中，Ts为控制周期；ω为角频率；j为复数，即虚数；F和H的表达式如下： 其中，kR为实际电阻值和理论电阻值的比值，kL为实际电感值Lact和理论电感值Ls的比值；在闭环传递函数建模中忽略H的影响，因此，式2被重写如下： 当电感和电阻的实际参数失配时，电流环实际带宽ω′b的表达式如下： 其中，ω′b是参数失配下的电流环实际带宽；由于实际中远小于由式3知，F约等于Ls和Lact的比值，将F等于Ls和Lact的比值，带入式5，得到简化后的式5如下： 式6描述了实际电感值Lact发生变化时，电流环实际带宽ω′b与电流环的期望带宽ωid的定量变化；采用欧拉法对式6进行离散求解，即在小步长下求取近似解，并将近似解连成一条曲线；以式6中的ωid为横坐标，ω′b为纵坐标，当Ls等于Lact时，离散求解的曲线为电感参数准确的曲线，当Ls小于Lact时，离散求解的曲线为电感参数失配的曲线；根据电感参数准确的曲线、电感参数失配的曲线和式6，得到Ls和Lact的关系如下式： 其中，ωid1为固定的电流环期望带宽，ωid2为电感参数失配后对应的等效期望带宽；当PI控制器的参数确定后，ωid1是一个不变的已知量；如果电感参数准确，电流环的闭环带宽ωb的角频率对应的频率fb1；当电感参数失配时，向电流环注入扫频信号后求得实际的电流环带宽fb2，即ω′b的角频率对应的频率，在电感参数失配时，通过向电流环注入扫频信号得到电流环的实际带宽ω′b，将其带入式5中，求得的ωid即为求得ωid2；将ωid1、ωid2、Ls代入式7，即可求出准确的实际电感值Lact；步骤S5中，频率耦合特性如下： 其中，Ip是并网变流器的电流在任一正序电压扰动频率fp处的频域响应分量，Ip2是并网变流器的电流在频率为fp2处的频域响应分量，其中fp2＝fp-2f1，f1为基波频率，其值为50Hz；Vp是并网变流器的电压在频率为任一正序电压扰动频率fp处的频域响应分量，Vp2是并网点电压在频率为fp2处的频域响应分量；Y11是正序自导纳，Y12是负序耦合导纳，Y21是正序耦合导纳，Y22是负序自导纳；Y11、Y12、Y21和Y22的表达式如下： 其中，Km是脉宽调制增益，B1是直流电压频域小信号模型中电压频率为fp2的系数，B2是直流电压频域小信号模型中电压频率为fp的系数，B3是直流电压频域小信号模型中电流频率为fp2的系数，B4是直流电压频域小信号模型中电流频率为fp的系数；D2是A相调制电压小信号在频率fp1处的电压频率为fp2的系数，D4是A相调制电压小信号在频率fp1处的电流频率为fp2的系数；D6是A相调制电压小信号在频率fp处的电压频率为fp2的系数，D8是A相调制电压小信号在频率fp处的电流频率为fp的系数；sp是在fp处将s域转换成频率域后的值，sp2是在频率fp2处将s域转换成频率域后的值；E1和E2的表达式如下： 其中，D1是A相调制电压小信号在频率fp1处的直流电压系数，fp1＝fp-f1；D5是A相调制电压小信号在频率fp处的直流电压系数，M1是A相调制信号在基频下的频域稳态分量，是M1的共轭。

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