动态阻抗检测论文

动态阻抗检测论文（精选3篇）

动态阻抗检测论文 篇1

0 引言

近年来，社会经济的迅速发展导致人们对电能的需求日益提升，微电网以其污染少、效率高、可控性好等优点，受到越来越多的关注[1,2,3]。在实际运行中，微电网基于即插即用(plug and play)与对等(peer to peer)的控制思想和设计理念，不依赖通信，对每个微电源进行就地控制，以降低系统控制成本和增加控制的可靠性[4,5]。应用这种控制思想，下垂控制策略在微电网中得到了广泛的应用。

传统下垂控制方法是基于各并联逆变器的系统等效阻抗呈感性的，对线路的阻感比依赖性较大。然而实际中，微电网多位于低压配电侧，线路阻抗呈阻性或阻感性(R/X>>1)[6]，逆变器输出的有功功率、无功功率分别与频率、电压存在耦合关系，传统下垂控制方法不再适用[7]。目前，解决这一问题常用的方法是通过改变线路的阻感比[8]，使之满足传统下垂控制的要求，即在微电源的逆变器输出端口处串联一个大电感，但这必然会导致系统体积成本和损耗增加，总效率降低。

针对这一问题，文献[9,10,11]提出改变控制环节的网络参数使逆变器输出阻抗呈感性，使有功功率与无功功率解耦，以适应新的下垂控制策略，这导致了控制策略对网络参数的依赖性较大，而且实际上有功与无功也没有完全解耦。实际微电网的控制中，逆变器的控制处在微电源站内部，控制策略对网络参数的依赖以及对外部线路尤其是低压微电网的线路阻抗的忽略，往往会导致系统运行失稳与控制的不利。文献[12,13,14]引入了虚拟阻抗将逆变器的等效输出阻抗设计成阻性，能较好地适用于下垂控制策略，取得了较好的控制效果，但引入的虚拟阻抗会加大系统的等效阻抗，造成较大的电压降落，不利于供电质量的保证。文献[15]提出了“虚拟负电阻”的概念，增加负电阻以抵消系统阻抗中的阻性成分，降低功率耦合，同时也减少了电压降落，但其虚拟负阻抗的取值对计算要求较高，需要对微电网线路阻抗有较高的估算精度。

针对上述问题，本文将在低压微电网三相逆变器的控制策略中引入动态虚拟阻抗，以降低功率耦合，减小电压降落和环流，实现对低压微电网电能质量灵活而有效的控制。

1 下垂控制策略分析

传统下垂控制早期主要使用在高压微电网中，很小，可近似认为sin(28)，cos(28)1。即X>>R，θ≈90°，Z≈j X时，对应的功率表达式和下垂控制方程为

其中：Kp、Kq分别为有功/频率(P-f)下垂系数和无功/电压(Q-V)下垂系数；ωi*、Ui*、Pi*、Qi*分别为参考频率、参考电压、参考有功功率和参考无功功率。

上述控制只能适用于高压微电网中线路阻感比呈感性的状况，对线路的阻抗忽略不计，其上层控制管理系统给出的指令电压值固定不变，没有考虑线路阻抗及负荷的变动，而实际中微网尤其是低压微网的线路阻抗是较大的，负荷的接入和退出对电压波动影响较大，继续采用传统的下垂控制策略会导致系统不稳定，控制不精确，电压质量不高等问题。因此，对传统下垂控制策略进行改进是十分必要的。

为更好地提高低压微电网中分布式电源的利用率，目前对传统下垂控制策略进行改进多集中在通过选取合适的控制参数，减少系统阻性成分，降低系统功率耦合，减小系统阻抗对系统电能质量的不利影响[15]。

文献[16]在控制环节中引入了感性虚拟阻抗，改变了线路阻感比r(28)R X，但线路电阻仍客观存在，为减弱线路阻抗差异对并联均流的影响有一定效果，又提出对下垂控制策略进行改进。

因此，微电网多逆变器并联的改进下垂控制算法可以写为

通过调节下垂控制系数Kpω、Kqu和阻感比r，可分别实现对逆变器输出频率和电压幅值的瞬时控制。但由于不同逆变器的线路长度各异，不同电压等级连接线路对应不同的阻感比，线路阻抗在无法准确测量的情况下，存在很大的不确定性，而控制系统中设定的阻感比数值又需与实际匹配，且该控制策略下，线路电压降落的问题仍然存在。

2 动态虚拟阻抗控制策略

2.1 基本的虚拟阻抗控制策略

目前在微电网中接入虚拟阻抗的方法主要有两大类：一是通过改变逆变器的控制参数，控制调节逆变器的等效输出阻抗，改变微电网的系统阻感性以适应传统的下垂控制策略；二是在微电网逆变器中加入前馈控制环节，参照电压降落调节指令电压，达到模拟实际阻抗的作用。虚拟阻抗的接入，虽然改变了系统的阻感性，但其阻性成分的客观存在仍然会导致系统的功率耦合，忽略阻性成分的影响必然会减弱控制策略的控制效果。

目前对微电网逆变器控制策略的改进多在控制环节中加入虚拟阻抗(包括虚拟电阻和虚拟电感两部分)，改善线路阻感性，使Pf-QV下垂控制能够适用于阻性线路。

构造的虚拟阻抗表达式为

式中：Rv为虚拟电阻；Lv为虚拟电感。系统总阻抗包括逆变器的输出阻抗和线路的虚拟阻抗。在低压微电网中，有线路阻抗Zline=Rline+s Lline。

此时基于虚拟阻抗的阻感比表达式为

加入虚拟阻抗后逆变器等效输出阻抗向感性偏移，系统阻感比减小，降低了功率耦合，增加了控制策略的有效性，但虚拟阻抗会导致压降过大以及谐波放大，降低了电能质量。

2.2 基于虚拟阻抗的双环控制策略

并联逆变器控制采用基于虚拟阻抗的电压电流双闭环控制，基于虚拟阻抗的下垂控制为电压电流环提供了电压参考值。为了得到较好的电压调节特性，电压外环采用比例积分(PI)调节器，产生电感电流参考值，对电感电流的精度要求不高，所以电感电流调节环采用比例调节器，减少系统稳态误差，提高系统的供电质量和稳定性。

如图1所示，u*ref(s)为功率外环交流电压参考值，iG(s)为电流内环控制器传递函数，uG(s)为电压外环控制器传递函数，0u(s)为逆变器输出电压，L、C分别为主电路的滤波电感、滤波电容，KPWM为逆变器的基波脉宽调制比例系数，Zv(s)为虚拟阻抗，0i(s)为负载电流。

在图1所示的控制策略下，加入虚拟阻抗后的逆变器的输出电压为

其中：为逆变器等效输出阻抗，即

逆变器电压闭环传递函数为

在电压电流双环控制中加入虚拟阻抗，改变了阻抗比，增加了对电压、电流环的控制，但仍然没有减小系统的电压降落，这对于输出的电能质量产生了不利影响。

2.3 基于电压降落的动态虚拟阻抗的设计

为了提高负荷供电质量，减少电压降落和环流对电能质量的影响。本文提出动态虚拟阻抗的解决方法。

系统总电压降落为

为保证供电质量，减少系统电压降落和环流，参考式(11)，设动态虚拟阻抗值为

式中：ΔE为系统在微电网负荷侧采样点的电压幅值与逆变器指令电压间的差值；0i(s)为负载电流。随着母线电压、电流的实时采集，虚拟阻抗在动态虚拟阻抗环的作用下，不断自适应地调整取值。将新的虚拟阻抗值代入到式(11)中，计算可得电压降落参考值ΔU，由此可得逆变器新的指令电压值为

在独立运行的微电网中，投入运行时，先给微电网控制环节的指令电压赋值Uref1，同时采集微电网中负荷侧的母线电压，引入负载电压反馈，提高指令电压数值，形成新的指令电压。

此时，逆变器的输出电压相对升高，系统的供电电压将持续维持在正常范围内，克服了对引入虚拟阻抗之后对电压降落的影响。随着虚拟阻抗数值的变化，微电网中的系统阻抗比也在发生变化，本文采用的改进型下垂控制策略，同时考虑了动态虚拟阻抗对系统阻感比的影响以及指令电压的赋值变化，相比于传统的下垂控制策略，在减少电压降落，保证供电质量的同时，能够对微电网进行更好地控制，减小环流。

3 仿真及实验验证

本文基于Matlab/Simulink仿真平台建立了如图2所示的基于动态虚拟阻抗的微电网逆变器多环控制框图，以验证所提控制策略的有效性。其他参数两逆变器均相同，仿真参数见表1,f=50 Hz,fs=10 kW,Pload=10 kW,Qload=3 kvar。

图3为加入动态虚拟阻抗前后并联逆变器输出电压对比图。加入动态虚拟阻抗前，逆变器输出电压幅值约290 V，而系统给定的额定电压为311 V，电压降落明显，而加入动态虚拟阻抗后，逆变器输出电压幅值约310 V，表明动态虚拟阻抗减少了由线路阻抗引起的电压降落，为提高负荷供电电压质量提供了保障。

图4为加入动态虚拟阻抗前后逆变器之间的环流对比图，由图4(a)和图4(b)可以看出，加入动态虚拟阻抗前，逆变器之间的环流为0.3 A左右，而加入动态虚拟阻抗后的逆变器间的环流为0.05 A左右，环流明显得到了更为有效抑制。

如图5所示，当逆变器输出阻抗呈阻感性时，加入动态虚拟阻抗后的下垂控制策略下，系统频率趋于稳定的速度更快，系统能更快地进入稳态运行。由此可见，加入动态虚拟阻抗之后，下垂控制在频率调节时效果更优。

逆变器输出阻抗呈阻感特性时，加入动态虚拟阻抗前后2台逆变器输出有功功率和无功功率对比图如图6和图7所示。加入动态虚拟阻抗前的有功和无功均分效果不好，稳定性不佳，而加入动态虚拟阻抗后的控制策略在0.01 s时就已进入稳定控制，说明加入动态虚拟阻抗后，控制策略能较好地实现有功功率和无功功率的均分。

4 结论

(1)采用动态虚拟阻抗可使低压微网中并联逆变器的系统阻抗呈可调节性，在加强对功率的控制的同时减小了系统电压降落，较好地解决了功率的合理均分问题，且环流得到了有效抑制。

(2)考虑阻感比的改进下垂控制策略，在加入动态虚拟阻抗之后，降低了对线路参数的敏感度，反馈环节使功率控制器具有恒压恒频控制性能，减小了微网系统控制的复杂度，缩短了系统运行趋于稳定所耗时间。

(3)搭建了含并联三相逆变器的微电网系统并进行了实验仿真和对比验证，系统的稳定性和电能质量得到了进一步提高，结果表明，本文所提出的控制策略具有一定的可行性及有效性。

动态阻抗检测论文 篇2

对反力式滚筒试验台的`静态检测和平板式制动试验台的动态检测时的汽车受力状况进行了比较,阐明了如何准确地检测汽车的制动性能,并分析了影响检测汽车制动性能的因素.

作 者：焦国昌 孔祥文 刘国东 Jiao Guochang Kong Xiangwen Liu Guodong  作者单位：焦国昌,刘国东,Jiao Guochang,Liu Guodong(东北林业大学,哈尔滨,150040)

孔祥文,Kong Xiangwen(七台河市公共汽车公司)

接地阻抗的检测分析 篇3

GB9706.1-2007中18f) 对接地阻抗的要求为不用电源软电线的设备,保护接地端子与所有已保护接地的可触及金属部分之间的阻抗不大于0.1Ω。带电源输入插口的设备,插口中的保护接地点与所有已保护接地的可触及金属部分之间的阻抗不大于0.1Ω。带不可拆卸的电源软电线的设备,网电源插头中保护接地脚与所有已保护接地的可触及金属部分之间的阻抗不大于0.2Ω。

对接地阻抗的试验为用50Hz或60Hz、空载电压不超过6V的电流源,产生25A或1.5倍于设备额定电流,两者取较大的一个(±10%),在5s~10s的时间里,在保护接地端子或设备电源输入插口保护接地连接点或网电源插头的保护接地脚和在基本绝缘失效情况下可能带电的每一个可触及金属部分之间流通。

测量上述有关部件之间的电压降,根据电流和电压降确定的阻抗,不得超过本GB9706.1- 2007中18f) 所规定的值。

在实际的接地阻抗检测中,会有电路连接中产生的一些问题,对此本文进行了分析,以供大家研究。

1.接地阻抗检测分析

接地阻抗测试的连接电路图如图1所示,实际的按照图1电路图连线布置图如图2所示,图中右侧为接地阻抗测试仪,左侧为电压表,中间盒子为接地阻抗装置,盒子右端引出的两根线相当于图1中AE、BF,盒子左端引出的两根线相当于图1中AC、BD。

在实际的检测中, 我们会直接读出接地阻抗测试仪的阻抗数值, 如图3所示, 用接地阻抗测试仪的鳄鱼夹子夹持在AB两端如选取的测试电流为25A, 接地阻抗测试仪显示读出的阻抗为0.050Ω, 由此计算出AB两端的电压UAB=25A×0.050Ω=1.25V。 如图4所示, 而用电压表测试出CD两端的电压UCD为1.1892V ≈ 1.19V, 计算的回路电流值为1.19V/0.050Ω=23.8A。结果是AB端测试电流为25A,以AB端计算电压为1.25V,CD端测试电压为1.19V,以CD端计算电流为23.8A,即CD端电压比AB端电压低1.25V-1.19V=0.06V。计算的回路电流比测试电流小25A-23.8A=1.2A,AC段、BD段都分别是起始端为A、B的连接导线, 没有连接到电流流过负载的回路线路AE、BF上, 也就排除了在回路线路上测试产生压降的现象。 另外,接地阻抗测试仪和电压表都是经过检定和校准的仪器,显示值都是准确的,线路压降或仪器显示值不是造成UCD比UAB低的原因。

那么,究竟是什么原因造成CD两端的电压比AB两端的电压低呢?我们用电压表直接测试接地阻抗测试仪夹持在AB两端鳄鱼夹子上的电压,发现测试值是1.25V,这和计算值是一样的, 然后我们用电压表测量鳄鱼夹子夹持紧挨着的导线上,立刻降为1.19V。一到鳄鱼夹子夹持的线上就降下来,这说明压降来自鳄鱼夹子夹持导线产生的接触电阻,在25A的大电流下金属更容易氧化形成接触电阻,而且大电流下接触电阻在小电阻值接地阻抗中产生的压降就更明显。因此, 大电流下鳄鱼夹子夹持导线的接触电阻产生的压降才是造成UCD比UAB低的原因。

接地阻抗测试实际情况的连接电路中,不论是否有接触电阻,接触电阻是否产生的压降, 而回路电流是一样的, 如图5所示, 因此, 实际的接地阻抗为R地= 1.1892V/25A= 0.047568Ω ≈ 0.048Ω,比接地阻抗测试仪显示读出的阻抗0.050Ω 小约0.002Ω,这是因为接地阻抗测试仪显示读出的阻抗包含了接触电阻R接1+R接2的缘故。因此,要得到更为准确的接地阻抗需用电压表测试被测两端的电压,而不是接地阻抗测试仪鳄鱼夹子夹持端的电压。因其包含接触电阻的分压,所以比实际测试端的电压要高, 然后用被测两端的电压除以接地阻抗测试仪测试的电流才能得出真实的接地阻抗。

2.结束语

本文通过对接地阻抗的测试,在试验工作中由于连接线路接触电阻就产生了较大的分压,使得检测人员误认为未接入负载回路的导线起始两端产生了不同的电压,一度让检测人员陷入迷惑, 数据的偏离既不是仪器的不准确,也不是试验的方法错误,却是人们认为可以忽略的因素造成的。 因此,在检测工作中遇到问题从不同的角度,不同的方面做大量细致的试验,多分析、多研究, 要通过现象看本质,这样才能搞清楚试验过程中产生问题的原因。

摘要：在对接地阻抗的检测中,由于是在大电流下测量小电阻,其连接线路接触电阻就产生了较大的分压,因此在检测中产生了一些迷惑,为此本文对接地阻抗测试的实际情况进行了分析、研究,总结出来供参考。