基于PRBS的中压直流系统宽频阻抗测量装置及其控制

季振东; 朱述超; 许光强; 王建华; 赵剑锋; 肖小龙

doi:10.7500/AEPS20240622003

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基于PRBS的中压直流系统宽频阻抗测量装置及其控制

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于PRBS的中压直流系统宽频阻抗测量装置及其控制
- Wide-band Impedance Measurement Device for Medium-voltage DC Systems and Its Control Based on Pseudo-random Binary Sequence
- 电力系统自动化 2025年49卷第9期页码：199-207
- 作者机构：
  
  1.南京理工大学自动化学院，江苏省南京市 210094
  2.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
- 作者简介：
  
  季振东(1986—)，男，博士，副研究员，硕士生导师，主要研究方向：电力电子技术在电力系统中的应用。E-mail：zhendong_ji@njust.edu.cn
  朱述超(1998—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：模块化多电平直流变压器。E-mail：zhushuchao@njust.edu.cn
  许光强(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：大功率电力电子技术。E-mail：xuguangqiang@njust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51707098)
- DOI：10.7500/AEPS20240622003
  中图分类号：
- 收稿：2024-06-22，
  
  修回：2024-11-20，
  
  网络出版：2025-01-26，
  
  纸质出版：2025-05-10
- 稿件说明：
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季振东,朱述超,许光强等.基于PRBS的中压直流系统宽频阻抗测量装置及其控制[J].电力系统自动化,2025,49(9):199-207.

JI Zhendong,ZHU Shuchao,XU Guangqiang,et al.Wide-band Impedance Measurement Device for Medium-voltage DC Systems and Its Control Based on Pseudo-random Binary Sequence[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(9):199-207.
季振东,朱述超,许光强等.基于PRBS的中压直流系统宽频阻抗测量装置及其控制[J].电力系统自动化,2025,49(9):199-207. DOI： 10.7500/AEPS20240622003.

JI Zhendong,ZHU Shuchao,XU Guangqiang,et al.Wide-band Impedance Measurement Device for Medium-voltage DC Systems and Its Control Based on Pseudo-random Binary Sequence[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(9):199-207. DOI： 10.7500/AEPS20240622003.

摘要

随着直流系统中电力电子化程度的加深，电力电子装置的端口阻抗特性对系统稳定性产生了一定影响。为了获取中压直流系统的阻抗特性用以评估系统稳定性，文中对宽频阻抗测量装置展开了研究。首先，以伪随机二进制序列（PRBS）作为输出扰动测量信号，提出了一种混合子模块级联多电平拓扑的阻抗测量装置；然后，在此基础上提出了基于子模块分类的集中式调制方法，通过子模块4种工作模式的划分和配合来实现PRBS信号的高质量输出，实现子模块电容电压均衡，有利于降低开关损耗，并设计了相关主电路参数的计算原则。最后，硬件在环仿真结果验证了所提控制方法的有效性，表明所提阻抗测量装置具备良好的输出效果，能够在满足阻抗测量需求的前提下提高测量效率。

Abstract

With the deepening of power electronization in the DC system

the port impedance characteristics of power electronic devices have a certain impact on the system stability. To obtain the impedance characteristics of the medium-voltage DC system for the system stability evaluation

this paper studies the wide-band impedance measurement device. First

the pseudo-random binary sequence (PRBS) is used as the output perturbation measurement signal

and an impedance measurement device with cascaded multi-level topology of hybrid sub-modules is proposed. On this basis

a centralized modulation method based on the sub-module classification is proposed

which realizes the high-quality output of PRBS signals through the division and cooperation of four working modes of the sub-modules. The capacitor voltage equalization of the sub-modules can be achieved

which is conducive to reducing the switching loss. The calculation principle of the relevant main circuit parameters is designed. Finally

the hardware-in-the-loop simulation result verifies the effectiveness of the proposed control method

which shows that the proposed impedance measurement device has a good output effect and can improve the measurement efficiency under the premise of meeting the requirements of impedance measurement.

关键词

Keywords

references

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