近幾年，分布式發(fā)電獲得了越來越多的重視與應用[1,2]。其中以分散的小容量分布式發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和負荷等組成的微電網(wǎng)，更是成為國內外的研究熱點[3-6]。

相對于大電網(wǎng)，微型電網(wǎng)容量較小，并入新能源的比例較大，并且含有大量的電力電子設備，如各種變流裝置以及控制系統(tǒng)。因此在微型電網(wǎng)的設計與運行過程中，必須考慮微型電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

文獻[7]研究了微型電網(wǎng)中多個微型電源采用下垂控制時下垂增益如何選擇能保證微型電網(wǎng)穩(wěn)定的問題。文獻利用小信號模型研究了微型電網(wǎng)的小擾動穩(wěn)定性問題，指出大的下垂增益將導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。但上述方法均需對系統(tǒng)進行建模，然后再進行穩(wěn)定性分析。在實際環(huán)境中較難應用。文獻[8]通過阻抗參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行分析，具有較高的使用價值。文獻[9,10]對其進行了推導，使得該判據(jù)更加準確。因此微電網(wǎng)阻抗參數(shù)的測量就成了關鍵。

文獻[11-14]對直流系統(tǒng)中的阻抗測量方法進行了一些研究。這些方法都是通過對系統(tǒng)的各個頻段注入諧波電流對系統(tǒng)施加一個擾動。然后利用擾動引起的諧波電壓以及注入的諧波電流來計算被測對象的阻抗參數(shù)。這些方法均需要在各個頻率上都注入一次諧波電流因此測量時間較長。

國內外對交流系統(tǒng)中的阻抗測量方法也已經(jīng)進行了一些研究[15-19]。目前已有的方法有投切電容器法、短路測試法和諧波電流注入法等方法。其中，諧波電流注入法是將一個可控的諧波電流注入到電力系統(tǒng)的節(jié)點中，并實時測量其對應產生的諧波電壓，進而計算被測對象的諧波阻抗。這種測量方法可以在線測量系統(tǒng)的諧波阻抗，且注入諧波電流的波形、幅值、頻率均可控，阻抗測量的準確度高，因此得到了廣泛的應用。

本文首先分析了交流微型電網(wǎng)的結構，對已有的基于阻抗參數(shù)的穩(wěn)定性判據(jù)進行了進一步的分析和推導;其次研究了微型電網(wǎng)各組網(wǎng)部分的諧波阻抗計算方法，其中包括電壓型逆變器輸出阻抗的計算、電流型逆變器輸出阻抗的計算、三角形負荷與星形負荷諧波阻抗的計算以及線路諧波阻抗的計算;本文在第3節(jié)對常見的幾種阻抗測量方法進行了對比分析，并在此基礎上，提出了一種新型阻抗測量方法;最后，對孤島運行狀態(tài)下的微型電網(wǎng)的阻抗參數(shù)進行了測量，并對阻抗參數(shù)的計算數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)以及實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析。對比分析結果驗證了該方法的有效性。

結論

系統(tǒng)的諧波阻抗參數(shù)是對系統(tǒng)進行基于阻抗判據(jù)的穩(wěn)定性分析的基礎，本文對已有的阻抗判據(jù)進行了進一步的推導，使其在工程中的應用更加簡單。通過理論分析計算了微電網(wǎng)各組網(wǎng)部分以及微電網(wǎng)整體的阻抗參數(shù)。提出了改進的基于諧波電流注入的諧波阻抗測量方法，有效測量系統(tǒng)的諧波阻抗的同時，提高了測量速度。搭建了系統(tǒng)的仿真模型，并開發(fā)了交流系統(tǒng)諧波阻抗測量裝置。仿真、計算與實驗結果能夠較好地吻合，驗證了本文提出的方法的準確性與有效性。