弱電網下基于DSOGI-PLL的并網換流器頻率耦合阻抗建模與穩定性分析

史金柱，楊黎暉，朱美婷

（西安交通大學 電氣工程學院，陜西 西安 710049）

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近年來，中低壓直流配用電系統大規模接入電網，三相電壓源型換流器（VSC）作為中低壓直流系統并網常用的接口電路，發揮著重要的作用，其穩定性問題也受到越來越多的重視。經過長距離輸電后，交流電網易呈現弱電網和三相不平衡特性［1］。在并網系統中，通常使用鎖相環對電網基波分量進行鎖相，為控制系統提供相位基準。與傳統的單同步坐標系鎖相環相比，基于雙二階廣義積分器（SOGI）的鎖相環（DSOGI-PLL）能夠在三相不平衡以及系統諧波復雜的情況下進行準確鎖相［2-3］，為控制系統提供正確的相位信息，因此受到廣泛關注。

在弱電網下，電網阻抗不可忽略，并網換流器非常容易與電網發生交互作用而造成系統振蕩，嚴重影響中低壓直流系統的安全穩定運行。基于阻抗的分析方法是研究并網換流器與電網交互穩定性問題的一種有效方法［4-6］，且被廣泛采用。傳統的阻抗建模方法僅針對同頻響應。在近些年的研究中發現，并網換流器中dq軸控制不對稱和正弦脈寬調制（SPWM）環節都會產生頻率耦合效應［7-8］，即系統對于某個頻率的擾動，會出現2 個在頻率上相互耦合的響應。故需要引入考慮多個頻率分量進行頻率耦合的阻抗建模方法［9］。而且這種單輸入多輸出的特性使得原本單輸入單輸出的穩定性判據不再適用［10］，需要考慮頻率耦合效應對穩定性判據進行改進。

在頻率耦合特性研究方面，文獻［11］首先指出電網阻抗會引發dq軸控制不對稱并產生諧振。……