浙江大学：宽频振荡机理及其基于C型阻尼滤波器的抑制技术

核心观点

• 基于阻抗模型分析交流电网谐振稳定性存在“削足适履”和“走断头路”的困境，因此基于该模型解释宽频振荡的“负电阻”机理缺乏理论合理性。
• 提出采用宽频带电压源换流器模型和宽频带电流源换流器模型描述电力电子装置，将非线性特性以谐波电压源或谐波电流源形式表示，从而将宽频振荡的机理阐释为网络谐振引发的“谐波放大”现象。
• 通过分析RLC串联和并联谐振电路，导出谐振模态阻尼比与谐波放大倍数之间的反比关系（K=1/(2ζ)）。
• 基于最大阻尼准则设计C型阻尼滤波器，该滤波器在调谐频率点复阻抗值等于电阻元件电阻值的一半，在大于调谐频率点的宽频带范围内呈现轻微偏感性的电阻特性，且基波容量越大，宽频带内的电阻值越小，阻尼效果越显著。

关键数据

• 当谐振模态阻尼比ζ>5%时，可确保谐波放大倍数小于10。
• 对于调谐于3次谐波的C型阻尼滤波器，电容C和C1的电容值是无功功率补偿电容器C的电容值的4倍。

研究结论

• 基于阻抗模型分析交流电网谐振稳定性存在理论缺陷，基于该模型解释宽频振荡的“负电阻”机理缺乏合理性。
• 宽频带电压源换流器模型和宽频带电流源换流器模型能够有效描述电力电子装置，并可用于分析宽频振荡的机理。
• 宽频振荡的机理可阐释为网络谐振引发的“谐波放大”现象，且谐振模态阻尼比与谐波放大倍数之间存在明确的反比关系。
• C型阻尼滤波器能够有效抑制宽频振荡，其设计方法清晰简洁，具有良好的宽频带阻尼效果。