本技术公开了一种基于过零点检测的振荡频率提取方法及系统,属于电力电子技术领域,该方法首先对振荡信号滤除直流分量,获取信号的交流分量;根据得到的振荡波形交流分量进行实时采样检测,提取振荡波形的极值点及其对应的时间;利用交流分量极值点对系统进行稳定性判断,设置过零点算法的失稳阈值与失稳次数,当连续多次检测到系统交流分量极值点超过失稳阈值时,认为系统失稳;判定系统失稳后开始过零点提取以及振荡频率计算;将振荡频率信息输出并指导虚拟阻抗策略设计。该方法无需事先获取系统架构以及变换器外部无源参数就能够对振荡频率进行快速提取,结合虚拟阻抗策略提升系统的供电稳定性,具有良好的鲁棒性和普适性。
背景技术
随着可再生能源分布式发电技术和电动汽车直流负荷的快速增长,直流配电系统凭借高效、易于维护且灵活可控的特点,在数据中心、楼宇供电、空间站及舰船等多个关键领域获得了广泛应用。然而,直流配电系统内部集成了大量电力电子设备,当系统阻抗不匹配时,这些设备可能导致直流负载输入端出现电压电流振荡,并伴随显著的噪声问题。在数据中心这一对数据可靠性和稳定性要求极高的环境中,供电电源的振荡不仅对数据的安全存储与处理构成威胁,还可能对整个系统的持续运行产生不良影响。因此,深入研究和探讨直流配电系统的稳定性问题,特别是阻抗匹配与电源振荡控制方面的挑战及其解决方案,对于确保数据中心等关键设施供电的可靠性至关重要。
直流配电系统中的稳定性问题多为低频振荡。低频振荡问题多是变换器作为恒功率负载时的负阻抗特性所导致的,系统发生振荡的根本原因是系统负阻尼特性放大了微小的扰动,导致系统出现了振荡。为了满足稳定性判据,直接的思想就是从无源或有源的角度改变系统的阻抗特性。目前应用较为广泛的方案包括以添加电容等无源器件为主的物理阻尼、添加外部有源装置的有源阻尼以及通过单纯修改变换器控制回路的虚拟阻抗。虚拟阻抗法是纯软件实现的方案,具备了可移植性以及可拓展性,也与电力电子系统高密高效的发展趋势相符,这是前述两种方法所不具备的,因此得到了广泛的应用。
但虚拟阻抗策略在应用上仍存在场景自适应性不足的问题,虚拟阻抗策略的核心是在系统潜在的振荡频段附近进行稳定性的改善,因此获取系统潜在的振荡频率尤为关键。目前常用的策略均是在事先获取系统架构以及变换器外部无源参数,即系统振荡频率固定且已知的情况下设计的策略。然而实际直流配电系统的系统结构与无源参数随场景变化,导致系统潜在的振荡频率变化范围较大,因此针对固定参数下设计的抗谐振策略难以应用,虚拟阻抗策略需要结合场景自适应算法才能适配不同的应用场景。因此,为增强直流配电系统的稳定性能,考虑实际系统中无源参数的变化而导致的振荡频率变化,提出一种基于过零点检测的振荡频率提取方法,使虚拟阻抗策略具有良好的鲁棒性和普适性。
实现思路