一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法和装置与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法和装置。


背景技术：

2.构建以新能源为主体的新型电力系统是当下的大趋势。新能源发电通过并网变流器并网，并网变流器使用高阶绿波器并具有较高的控制带宽，可能会引发稳定性问题。更为严峻的是，换流器越来越多接入到弱电网中。相比于理想电网，弱电网由于远距离输电原因，具有较高电网阻抗，并且电网阻抗可能发生大范围变化。换流器与电网阻抗之间的相互作用可能引发谐振。为了避免这个谐振问题，变流器并网前，需要明确并网变流器在各个频段上的阻抗，以实现与电网阻抗稳定匹配。
3.现有发明专利202110326000.0公开了一种电力电子装备的宽频带频率耦合导纳在线测量方法及系统，其方法流程图如图1所示，通过扰动电压频率偏移、工况实时监测、两次线性独立的扰动电压注入、加窗与插值、基于电网基波电压的相位校正等技术，可以准确测量光伏发电、风力发电和静止无功补偿器等电力电子装备的宽频带频率耦合导纳特性。
4.上述专利提供的方法每次只能测量一组对偶频率的阻抗和导纳，每次采集和计算都要等到注入谐波后达到稳态值才能进行，电网要求的频谱一般是从1hz到2000hz，若采用上述的方法则需要进行2000次测量，效率低下。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法和装置，利用线性叠加原理进行扫频，能够极大提高测量谐波阻抗的效率。
6.根据本发明实施例的第一方面，提供了一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法，方法包括：
7.向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波；其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合；
8.待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波；
9.撤除多个不同第一频率的输入谐波，并向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波；其中，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合；
10.待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波；
11.根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。
12.在一种可能的实现方式中，输入谐波为谐波电压或谐波电流。
13.在一种可能的实现方式中，第一输出谐波包括第一谐波电压和第一谐波电流；待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波，包括：
14.待并网变流器运行稳定后，采集并网变流器输出的第一电压和第一电流；
15.通过分别对第一电压和第一电流进行快速傅里叶分析，分别提取第一谐波电压和
第一谐波电流。
16.在一种可能的实现方式中，第二输出谐波包括第二谐波电压和第二谐波电流；待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的每个频率的第二输出谐波，包括：
17.待并网变流器运行稳定后，采集并网变流器输出的第二电压和第二电流；
18.通过分别对第二电压和第二电流进行快速傅里叶分析，分别提取第二谐波电压和第二谐波电流。
19.在一种可能的实现方式中，第一输出谐波和第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，包括：
20.利用下式计算每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵：
[0021][0022]
其中，ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，且ωq＝2ω
0-ωk，ω0表示电网电压额定角频率；表示ωk相应的耦合阻抗矩阵，u1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电压，u2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电压，i1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电流，i2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电流。
[0023]
在一种可能的实现方式中，在待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波之后，方法还包括：
[0024]
根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合导纳矩阵。
[0025]
在一种可能的实现方式中，第一输出谐波和第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合导纳矩阵，包括：
[0026]
利用下式计算每个第一频率相应的耦合导纳矩阵：
[0027][0028]
其中，ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，且ωq＝2ω
0-ωk，ω0表示电网电压额定角频率；表示ωk相应的耦合导纳矩阵，i1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电流，i2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电流，u1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电压，u2(ωq)表示第二输出
谐波中频率为ωq的谐波电压。
[0029]
在一种可能的实现方式中，注入输入谐波时采用星形连接或三角形连接。
[0030]
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置，装置包括：
[0031]
注入模块，用于向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波，其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合；
[0032]
提取模块，用于待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波；
[0033]
注入模块，还用于撤除多个不同第一频率的输入谐波，并向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波；其中，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合；
[0034]
提取模块，还用于待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波；
[0035]
确定模块，用于根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。
[0036]
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；处理器执行计算机程序指令时实现本发明的第一方面或者第一方面的任一可能实现方式中的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法。
[0037]
本发明实施例提供了一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗方法和装置，利用线性叠加原理，向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波，采集第一输出谐波后，重新注入向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合，再次采集第二输出谐波，利用第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的谐波阻抗，每次测试可以得到多个频率相应的耦合导纳矩阵，极大提高了测量谐波阻抗的效率。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0039]
图1为现有发明专利提供的电力电子装备的宽频带频率耦合导纳在线测量方法的流程图；
[0040]
图2为本发明实施例提供的一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法流程示意图；
[0041]
图3为本发明实施例提供的一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的系统结构示意图；
[0042]
图4为本发明实施例提供的另一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的系统拓扑结构示意图；
[0043]
图5为本发明实施例提供的一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置结构示意图；
[0044]
图6为本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]
现有发明专利202110326000.0提供的方法每次只能测量一组对偶频率的阻抗和导纳，每次采集和计算都要等到注入谐波后达到稳态值才能进行，电网要求的频谱一般是从1hz到2000hz，若采用上述的方法则需要进行2000次测量，效率低下。
[0047]
本发明的发明人发现：频率耦合现象是由系统的非线性导致的，传统的线性系统的频率响应原理不再适用。线性系统频率响应的定义：正弦信号的输入经过线性系统后，其输出仍然是相同频率的正弦信号。显然考虑到频率偶和效应后，传统的线性系统频率响应的原理不再适用。但是，本发明依然可以将稳定运行系统的小信号扰动响应(含有耦合现象的频率响应)看成一种近似的线性系统。并把一对耦合频率的信号u(包含ωk和2ω
0-ωk两个频的信号，其中ω0为基频50hz对应的角频率)看作是线性系统的输入，那么输出信号y的频率也必定是这对耦合频率。从这个角度讲，依然满足线性系统的频率响应特性。其次，根据线性系统的叠加原理，多个不同频率的小信号谐波线性叠加作为输入，经过线性系统之后，非耦合频率之间不会相互干扰(其中ω1,ω2,
…
,ωn两两不耦合)。因此可以同时注入多个不同频率(没有相互耦合的频率)的谐波，同时测量多个不同频率的谐波阻抗。基于此，提出一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法，基于该方法，还提供一种执行该方法的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置。
[0048]
实施例一
[0049]
本发明实施例提供一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法，如图2所示，该方法可以包括以下步骤：
[0050]
s210，向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波。
[0051]
在并网变流器稳定运行时，向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波。
[0052]
输入谐波可以是谐波电压，也可以是谐波电流。
[0053]
在一个实施例中，还提供一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的系统，当输入谐波是谐波电压时，系统拓扑结构示意图如图3所示，包括等效电网、频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置、并网变流器和馈能侧，考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置包括注入模块、提取模块和确定模块，注入模块包括电压源，采用星形连接或三角连接将电压源接入并网点，电压源向并网点的同时注入多个不同第一频率的谐波电压u
pa
、u
pb
和u
pc
。
[0054]
当输入谐波是谐波电流时，系统拓扑结构示意图如图4所示，包括等效电网，考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置、并网变流器和馈能侧，考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置包括注入模块、提取模块和确定模块，注入模块包括电流源，采用星形连接或三角连接将电流源接入并网点，电流源向并网点的同时注入多个不同第一频率的谐波电流i
pa
、i
pb
和i
pc
。
[0055]
其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合。
[0056]
在一个示例中，注入输入谐波后，并网点电压幅值升高不超过并网点额定电压幅值的5％。
[0057]
s220，待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波。
[0058]
注入输入谐波后，并网变流器的输出产生波动，待并网变流器运行一段时间，输出稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波。
[0059]
第一输出谐波中不仅包括每个第一频率的谐波，还包括与每个第一频率耦合的谐波。
[0060]
与第一频率耦合的谐波满足下式：
[0061]
ωq＝2ω
0-ωk[0062]
ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，ω0表示电网电压额定角频率。
[0063]
在一个实施例中，如图3或图4所示的系统中装置的提取模块提取并网变流器输出的第一输出谐波。
[0064]
s230，撤除多个不同第一频率的输入谐波，并向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波。
[0065]
停止注入第一频率的输入谐波，改为向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波。
[0066]
其中，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合。
[0067]
s240，待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波。
[0068]
待并网变流器运行一段时间，输出稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波。
[0069]
第二输出谐波中不仅包括每个第二频率的谐波，还包括与每个第二频率耦合的谐波。
[0070]
在一个实施例中，如图3或图4所示的系统中装置的提取模块提取并网变流器输出的第二输出谐波。
[0071]
s250，根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的谐波阻抗。
[0072]
对于每个第一频率，基于第一输出谐波中第一频率的谐波，和与该第一频率耦合的第二频率的谐波，以及第二输出谐波中该第一频率的谐波，和与该第一频率耦合的第二频率的谐波，计算得到每个第一频率相应的谐波阻抗。
[0073]
在一个实施例中，如图3或图4所示的系统中装置的确定模块根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的谐波阻抗。
[0074]
更换多个不同第一频率的频率取值，多次重复进行上述步骤s210至s250，便得到电网要求的频谱相应的谐波阻抗。
[0075]
本发明实施例提供的方法利用线性叠加原理，向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波，采集第一输出谐波后，重新注入向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合，再次采集第二输出谐波，利用第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，每次测试可以得到多个频率下的谐波阻抗，极大提高了测量谐波阻抗的效率。
[0076]
实施例二
[0077]
在一些实施例中，第一输出谐波包括第一谐波电压和第一谐波电流；步骤s220：待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波，可以包括以下步骤：
[0078]
首先，待并网变流器运行稳定后，采集并网变流器输出的第一电压和第一电流。
[0079]
待并网变流器运行一段时间，输出稳定后，采集并网变流器输出的第一电压和第一电流。
[0080]
此时，采集到的第一电压中包括每个第一频率的谐波电压、每个第二频率的谐波电压、电网电压额定频率的电压、每个第二频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压。
[0081]
采集到的第一电流中包括每个第一频率的谐波电流、每个第二频率的谐波电流、电网电压额定频率的电流、每个第二频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流。
[0082]
然后，通过分别对第一电压和第一电流进行快速傅里叶分析，分别提取第一谐波电压和第一谐波电流。
[0083]
对第一电压进行快速傅里叶分析，提取到第一谐波电压，第一谐波电压中包括每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压其中，ωk表示任一第一频率，v
ωk
表示频率为ωk的谐波电压的幅值，表示频率为ωk的谐波电压的初始相位，ωq表示与ωk耦合的第二频率，表示频率为ωq的谐波电压的幅值，表示频率为ωq的谐波电压的初始相位。
[0084]
对第一电流进行快速傅里叶分析，提取到第一谐波电流，第一谐波电流中包括每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压其中，ωk表示任一第一频率，表示频率为ωk的谐波电流的幅值，表示频率为ωk的谐波电流的初始相位，ωq表示与ωk耦合的第二频率，表示频率为ωq的谐波电流的幅值，该第二频率的谐波电流的初始相位。
[0085]
本发明实施例提供的方法提取到了注入第一频率的输出入谐波后，并网变流器输出的谐波电压和谐波电流，为计算谐波阻抗提供数据支持。
[0086]
实施例三
[0087]
在一些实施例中，第二输出谐波包括第二谐波电压和第二谐波电流；步骤s240：待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的每个频率的第二输出谐波，可以包括以下步骤：
[0088]
首先，待并网变流器运行稳定后，采集并网变流器输出的第二电压和第二电流。
[0089]
待并网变流器运行一段时间，输出稳定后，采集并网变流器输出的第二电压和第二电流。
[0090]
此时，采集到的第二电压中包括每个第一频率的谐波电压、每个第二频率的谐波电压、电网电压额定频率的电压、每个第二频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压。
[0091]
采集到的第二电流中包括每个第二频率的谐波电流、每个第二频率的谐波电流、电网电压额定频率的电流、每个第二频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流。
[0092]
然后，通过分别对第二电压和第二电流进行快速傅里叶分析，分别提取第二谐波电压和第二谐波电流。
[0093]
对第二电压进行快速傅里叶分析，提取到第二谐波电压，第二谐波电压中包括每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压其中，ωk表示任一第一频率，v
ωk
表示频率为ωk的谐波电压的幅值，表示频率为ωk的谐波电压的初始相位，ωq表示与ωk耦合的第二频率，表示频率为ωq的谐波电压的幅值，表示频率为ωq的谐波电压的初始相位。
[0094]
对第二电流进行快速傅里叶分析，提取到第二谐波电流，第二谐波电流中包括每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压其中，ωk表示任一第一频率，表示频率为ωk的谐波电流的幅值，表示频率为ωk的谐波电流的初始相位，ωq表示与ωk耦合的第二频率，表示频率为ωq的谐波电流的幅值，该第二频率的谐波电流的初始相位。
[0095]
本发明实施例提供的方法提取到了注入第二频率的输出入谐波后，并网变流器输出的谐波电压和谐波电流，为计算谐波阻抗提供数据支持。
[0096]
实施例四
[0097]
在一些实施例中，第一输出谐波和第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；步骤s250：根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，可以包括以下步骤：
[0098]
利用下式计算每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵：
[0099][0100]
其中，ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，且ωq＝2ω
0-ωk，ω0表示电网电压额定角频率；表示ωk相应的耦合阻抗矩阵，u1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电压，u2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电压，i1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电流，i2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电流。
[0101]
可以采用上式同时计算每次测量的每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。
[0102]
本发明实施例提供的方法同时采集到多个不同第一频率的谐波电压、谐波电流，以及多个不同第二频率的谐波电压、谐波电流后，可以同时计算每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，有效提高量谐波阻抗的效率。
[0103]
实施例五
[0104]
在一些实施例中，在步骤s240：在待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波之后，方法还可以包括以下步骤：
[0105]
s260，根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合导纳矩
阵。
[0106]
在一个实施例中，第一输出谐波和第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合导纳矩阵，可以包括以下步骤：
[0107]
利用下式计算每个第一频率相应的耦合导纳矩阵：
[0108][0109]
其中，ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，且ωq＝2ω
0-ωk，ω0表示电网电压额定角频率；表示ωk相应的耦合导纳矩阵，i1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电流，i2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电流，u1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电压，u2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电压。
[0110]
可以采用上式同时计算每次测量的每个第一频率相应的耦合导纳矩阵。
[0111]
本发明实施例提供的方法同时采集到多个不同第一频率的谐波电压、谐波电流，以及多个不同第二频率的谐波电压、谐波电流后，可以同时计算每个第一频率相应的耦合导纳矩阵，有效提高量谐波导纳的效率。
[0112]
实施例六
[0113]
本发明实施例还提供一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置，如图5所示，装置500可以包括注入模块510、提取模块520和确定模块530。
[0114]
注入模块510，用于向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波，其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合；
[0115]
提取模块520，用于待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第一输出谐波；
[0116]
注入模块510，还用于撤除多个不同第一频率的输入谐波，并向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波；其中，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合；
[0117]
提取模块520，还用于待并网变流器运行稳定后，提取并网变流器输出的第二输出谐波；
[0118]
确定模块530，用于根据第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。
[0119]
本发明实施例提供了的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗装置，利用线性叠加原理，向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波，采集第一输出谐波后，重新注入向并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波，各第二频率与多个不同第一频率一一耦合，再次采集第二输出谐波，利用第一输出谐波和第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，每次测试可以得到多个频率下的谐波阻抗，极大提高了测量
谐波阻抗的效率。
[0120]
实施例七
[0121]
在一些实施例中，第一输出谐波包括第一谐波电压和第一谐波电流；提取模块520，可以具体用于：
[0122]
待并网变流器运行稳定后，采集并网变流器输出的第一电压和第一电流；
[0123]
通过分别对第一电压和第一电流进行快速傅里叶分析，分别提取第一谐波电压和第一谐波电流。
[0124]
本发明实施例提供的装置提取到了注入第一频率的输出入谐波后，并网变流器输出的谐波电压和谐波电流，为计算谐波阻抗提供数据支持。
[0125]
实施例八
[0126]
在一些实施例中，第二输出谐波包括第二谐波电压和第二谐波电流；提取模块520，还可以具体用于：
[0127]
待并网变流器运行稳定后，采集并网变流器输出的第二电压和第二电流；
[0128]
通过分别对第二电压和第二电流进行快速傅里叶分析，分别提取第二谐波电压和第二谐波电流。
[0129]
本发明实施例提供的装置提取到了注入第二频率的输出入谐波后，并网变流器输出的谐波电压和谐波电流，为计算谐波阻抗提供数据支持。
[0130]
实施例九
[0131]
在一些实施例中，第一输出谐波和第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；确定模块530，可以具体用于：
[0132]
利用下式计算每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵：
[0133][0134]
其中，ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，且ωq＝2ω
0-ωk，ω0表示电网电压额定角频率；表示ωk相应的耦合阻抗矩阵，u1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电压，u2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电压，i1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电流，i2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电流。
[0135]
可以采用上式同时计算每次测量的每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。
[0136]
本发明实施例提供的装置同时采集到多个不同第一频率的谐波电压、谐波电流，以及多个不同第二频率的谐波电压、谐波电流后，可以同时计算每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，有效提高量谐波阻抗的效率。
[0137]
实施例十
[0138]
在一些实施例中，确定模块530，还可以用于根据第一输出谐波和第二输出谐波，
确定每个第一频率相应的耦合导纳矩阵。
[0139]
在一个实施例中，第一输出谐波和第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；确定模块530，还可以具体用于：
[0140]
利用下式计算每个第一频率相应的耦合导纳矩阵：
[0141][0142]
其中，ωk表示任一第一频率，ωq表示与ωk耦合的第二频率，且ωq＝2ω
0-ωk，ω0表示电网电压额定角频率；表示ωk相应的耦合导纳矩阵，i1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电流，i1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电流，i2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电流，u1(ωk)表示第一输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u2(ωk)表示第二输出谐波中频率为ωk的谐波电压，u1(ωq)表示第一输出谐波中频率为ωq的谐波电压，u2(ωq)表示第二输出谐波中频率为ωq的谐波电压。
[0143]
可以采用上式同时计算每次测量的每个第一频率相应的耦合导纳矩阵。
[0144]
本发明实施例提供的方法同时采集到多个不同第一频率的谐波电压、谐波电流，以及多个不同第二频率的谐波电压、谐波电流后，可以同时计算每个第一频率相应的耦合导纳矩阵，有效提高量谐波导纳的效率。
[0145]
本实施例提供的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置，与本发明上述实施例所提供的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法属于同一发明构思，可执行本发明上述任意实施例所提供的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法，具备执行考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明上述实施例提供的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法的具体处理内容，此处不再加以赘述。
[0146]
示例性电子设备
[0147]
本发明另一实施例还提出一种电子设备，参见图6所示，该设备包括：
[0148]
存储器600和处理器610；
[0149]
其中，所述存储器600与所述处理器610连接，用于存储程序；
[0150]
所述处理器610，用于通过运行所述存储器600中存储的程序，实现上述任一实施例公开的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法。
[0151]
具体的，上述电子设备还可以包括：总线、通信接口620、输入设备630和输出设备640。
[0152]
处理器610、存储器600、通信接口620、输入设备630和输出设备640通过总线相互连接。其中：
[0153]
总线可包括一通路，在计算机系统各个部件之间传送信息。
[0154]
处理器610可以是通用处理器，例如通用中央处理器(cpu)、微处理器等，也可以是特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路
(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0155]
处理器610可包括主处理器。
[0156]
存储器600中保存有执行本发明技术方案的程序，还可以保存有操作系统和其他关键业务。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。更具体的，存储器600可以包括只读存储器(read-only memory，rom)、可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备、随机存取存储器(random access memory，ram)、可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备、磁盘存储器、flash等等。
[0157]
输入设备630可包括接收用户输入的数据和信息的装置，例如键盘、鼠标、摄像头、扫描仪、光笔、语音输入装置、触摸屏等。
[0158]
输出设备640可包括允许输出信息给用户的装置，例如显示屏、打印机、扬声器等。
[0159]
通信接口620可包括使用任何收发器一类的装置，以便与其他设备或通信网络通信，如以太网，无线接入网(ran)，无线局域网(wlan)等。
[0160]
处理器610执行存储器600中所存放的程序，以及调用其他设备，可用于实现本发明上述实施例所提供的任意一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法的各个步骤。
[0161]
示例性计算机程序产品和存储介质
[0162]
除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法中的步骤。
[0163]
所述计算机程序产品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发明实施例操作的程序代码，所述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。
[0164]
此外，本发明的实施例还可以是存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法中的步骤。
[0165]
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
[0166]
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0167]
本发明各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，各实施例中记载的技术特征可以进行替换或者组合。
[0168]
本发明各实施例种装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
[0169]
本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0170]
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
[0171]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
[0172]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0173]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件单元，或者二者的结合来实施。软件单元可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0174]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0175]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法，其特征在于，所述方法包括：向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波；其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合；待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第一输出谐波；撤除所述多个不同第一频率的输入谐波，并向所述并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波；其中，各第二频率与所述多个不同第一频率一一耦合；待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第二输出谐波；根据所述第一输出谐波和所述第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入谐波为谐波电压或谐波电流。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一输出谐波包括第一谐波电压和所述第一谐波电流；所述待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第一输出谐波，包括：待所述并网变流器运行稳定后，采集所述并网变流器输出的第一电压和第一电流；通过分别对所述第一电压和所述第一电流进行快速傅里叶分析，分别提取所述第一谐波电压和所述第一谐波电流。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述第二输出谐波包括第二谐波电压和第二谐波电流；所述待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的每个频率的第二输出谐波，包括：待所述并网变流器运行稳定后，采集所述并网变流器输出的第二电压和第二电流；通过分别对所述第二电压和所述第二电流进行快速傅里叶分析，分别提取所述第二谐波电压和所述第二谐波电流。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一输出谐波和所述第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；所述根据所述第一输出谐波和所述第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵，包括：利用下式计算所述每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵：其中，ω
k
表示任一第一频率，ω
q
表示与ω
k
耦合的第二频率，且ω
q
＝2ω
0-ω
k
，ω0表示电网电压额定角频率；表示ω
k
相应的耦合阻抗矩阵，u1(ω
k
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
k
的谐波电压，u2(ω
k
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
k
的谐波电压，u1(ω
q
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
q
的谐波电压，u2(ω
q
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
q
的谐波电压，i1(ω
k
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
k
的谐波电流，i2(ω
k
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
k
的谐波电流，i1(ω
q
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
q
的谐波电流，i2(ω
q
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
q
的谐波电流。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述待所述并网变流器运行稳定后，提
取所述并网变流器输出的第二输出谐波之后，所述方法还包括：根据所述第一输出谐波和所述第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合导纳矩阵。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一输出谐波和所述第二输出谐波均包括：每个第一频率的谐波电压和每个第二频率的谐波电压，以及每个第一频率的谐波电流和每个第二频率的谐波电流；所述根据所述第一输出谐波和所述第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合导纳矩阵，包括：利用下式计算所述每个第一频率相应的耦合导纳矩阵：其中，ω
k
表示任一第一频率，ω
q
表示与ω
k
耦合的第二频率，且ω
q
＝2ω
0-ω
k
，ω0表示电网电压额定角频率；表示ω
k
相应的耦合导纳矩阵，i1(ω
k
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
k
的谐波电流，i2(ω
k
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
k
的谐波电流，i1(ω
q
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
q
的谐波电流，i2(ω
q
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
q
的谐波电流，u1(ω
k
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
k
的谐波电压，u2(ω
k
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
k
的谐波电压，u1(ω
q
)表示所述第一输出谐波中频率为ω
q
的谐波电压，u2(ω
q
)表示所述第二输出谐波中频率为ω
q
的谐波电压。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，注入输入谐波时采用星形连接或三角形连接。9.一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的装置，其特征在于，所述装置包括：注入模块，用于向并网变流器的并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波，其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合；提取模块，用于待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第一输出谐波；所述注入模块，还用于撤除所述多个不同第一频率的输入谐波，并向所述并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波；其中，各第二频率与所述多个不同第一频率一一耦合；所述提取模块，还用于待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第二输出谐波；确定模块，用于根据所述第一输出谐波和所述第二输出谐波，确定每个第一频率相应的耦合阻抗矩阵。10.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-8任意一项所述的考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法。

技术总结
本发明提供一种考虑频率耦合的测量变流器谐波阻抗的方法和装置，方法包括：通过并网变流器向并网点同时注入多个不同第一频率的输入谐波；其中，多个不同的第一频率中任意两个第一频率均不耦合；待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第一输出谐波；撤除所述多个不同第一频率的输入谐波，并通过所述并网变流器向所述并网点同时注入多个不同第二频率的输入谐波；其中，各第二频率与所述多个不同第一频率一一耦合；待所述并网变流器运行稳定后，提取所述并网变流器输出的第二输出谐波；根据所述第一输出谐波和所述第二输出谐波，确定耦合阻抗矩阵。本发明提供的方法利用线性叠加原理进行扫频，能够极大提高测量谐波阻抗的效率。测量谐波阻抗的效率。测量谐波阻抗的效率。


技术研发人员：王浩 周党生 陈佳明 李龙雨
受保护的技术使用者：深圳市禾望电气股份有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/8/1