基于两相宽频谐波扰动注入的并网变流器序阻抗测量方法

吴高阳; 胡海涛; 陶海东; 杨向阳; 李小鹏; 何正友

doi:10.7500/AEPS20251208004

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基于两相宽频谐波扰动注入的并网变流器序阻抗测量方法

学术研究 | 更新时间：2026-10-22

- 基于两相宽频谐波扰动注入的并网变流器序阻抗测量方法
- Sequence Impedance Measurement Method for Grid-connected Converter Based on Two-phase Wide-band Harmonic Disturbance Injection
- 电力系统自动化 2026年50卷第20期页码：99-109
- 作者机构：
  
  1.西南交通大学电气工程学院，四川省成都市 611756
  2.国网四川省电力公司电力科学研究院，四川省成都市 610041
- 作者简介：
  
  吴高阳(2001—)，男，硕士研究生，主要研究方向：新能源并网变流器阻抗测量。E-mail：wgy1859@my.swjtu.edu.cn
  胡海涛(1987—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：牵引供电系统/电力系统电能质量与稳定性。E-mail: hht@swjtu.edu.cn
  陶海东(1993—)，男，副研究员，硕士生导师，主要研究方向：牵引供电系统稳定性与阻抗测量。E-mail：thd@swjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U24A20150);四川省自然科学基金资助项目(2025ZNSFSC0446);铁路青年人才托举工程项目(B260102CRSOT202415)
- DOI：10.7500/AEPS20251208004
  中图分类号：
- 收稿：2025-12-08，
  
  修回：2026-03-14，
  
  网络首发：2026-07-30，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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吴高阳,胡海涛,陶海东等.基于两相宽频谐波扰动注入的并网变流器序阻抗测量方法[J].电力系统自动化,2026,50(20):99-109.

WU Gaoyang,HU Haitao,TAO Haidong,et al.Sequence Impedance Measurement Method for Grid-connected Converter Based on Two-phase Wide-band Harmonic Disturbance Injection[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):99-109.
吴高阳,胡海涛,陶海东等.基于两相宽频谐波扰动注入的并网变流器序阻抗测量方法[J].电力系统自动化,2026,50(20):99-109. DOI： 10.7500/AEPS20251208004.

WU Gaoyang,HU Haitao,TAO Haidong,et al.Sequence Impedance Measurement Method for Grid-connected Converter Based on Two-phase Wide-band Harmonic Disturbance Injection[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):99-109. DOI： 10.7500/AEPS20251208004.

摘要

精确评估新能源并网变流器的宽频阻抗特性是分析与解决新能源并网系统宽频带振荡问题的重要途径。然而，传统侵入式阻抗测量方法存在扫频注入测量速度慢、需要同时注入三相的局限，且未考虑宽频注入导致的频率耦合干扰问题。文中提出一种基于两相宽频谐波扰动注入的三相并网变流器序阻抗测量方法。该方法通过在任意两相中注入两组幅值相等、相位相差180°的宽频谐波扰动，实现正序与负序扰动的一次性同时注入，从而减少一次注入过程，并显著提升测量速度。针对宽频注入下正负序频率耦合导致的响应混叠问题，设计了奇/偶数段频率分组注入策略，使有效响应与耦合响应交错分布，避免频率混叠。同时，设计了基于背靠背变流器的串联式宽频阻抗测量装置，实现宽频谐波扰动信号的可控输出和准确注入。最后，通过MATLAB/Simulink仿真与RT-LAB硬件在环实验验证了所提测量方法及宽频阻抗测量装置的正确性与有效性。

Abstract

Accurate evaluation of the wide-band impedance characteristics of grid-connected converters for renewable energy is an important approach to analyzing and resolving wide-band oscillations in renewable energy grid-connected systems. Traditional invasive impedance measurement methods have limitations

such as the low measurement speed of frequency-sweep injection and the requirement for three-phase simultaneous injection

and they also fail to consider the frequency-coupling interference caused by wide-band injection. This paper proposes a sequence impedance measurement method based on two-phase wide-band harmonic disturbance injection for three-phase grid-connected converters. By injecting two sets of wide-band harmonic disturbances with equal amplitude and 180° phase difference into any two phases

positive-sequence and negative-sequence disturbances are injected simultaneously in one step

thereby reducing one injection step and significantly improving the measurement speed. To address response aliasing induced by the positive-sequence and negative-sequence frequency coupling during wide-band injection

this paper proposes an odd/even segment frequency grouped injection strategy that interleaves the effective responses with the coupling responses to prevent frequency aliasing. A series-type wide-band impedance measurement device based on the back-to-back converter is also developed

which enables controllable output and precise injection of wide-band harmonic disturbance signals. Finally

the validity and effectiveness of both the proposed method and the measurement device are confirmed via the MATLAB/Simulink simulation and the RT-LAB hardware-in-the-loop experiment.

关键词

Keywords

references

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