8.4 阻抗重塑技术：有源阻尼、补偿器设计与控制器参数优化

8.4 阻抗重塑技术：有源阻尼、补偿器设计与控制器参数优化

在精准识别出系统负阻尼频段与潜在振荡源后，解决问题的核心在于对变流器的输出阻抗特性进行主动修改，即阻抗重塑。其目标是，在特定关注频段（尤其是原负阻尼频段）内，使变流器与电网的阻抗关系满足稳定性判据，并具备足够的稳定裕度。本节系统阐述三种核心重塑技术：有源阻尼、补偿器设计与控制器参数优化，它们分别对应于“直接能量耗散”、“针对性频率整形”与“根源特性调整”三种不同层级的解决思路。

8.4.1 有源阻尼技术

有源阻尼是一种通过附加反馈控制回路，在系统中虚拟出一个无源阻尼元件（如电阻）的技术。它不增加实际物理损耗，而是通过控制算法“模拟”出阻尼效应，吸收特定频率的振荡能量。

1. 基本原理与实现结构：
有源阻尼的核心思想是，将一个能够反映振荡状态的电气量（如滤波电容电压 $v_c$、电容电流 $i_c$ 或并网点电压 $v_p$ 的微分），经过一个专门设计的滤波器 $G_d(s)$ 后，反馈到控制器的适当节点（通常是电压参考或调制信号）。图8.4-1展示了基于电容电流反馈的典型有源阻尼原理框图。

从阻抗视角分析，该反馈环节改变了变流器输出端看进去的等效导纳 $Y_{inv}(s)$。以电容电流反馈至电压参考为例，其效果相当于在滤波电容 $C_f$ 上并联了一个虚拟阻抗 $Z_v(s)$。该虚拟阻抗的表达式与反馈路径 $G_d(s)$ 直接相关：
$$Z_v(s)=\frac{1}{G_d(s)\cdot H_{PWM}(s)\cdot G_{delay}(s)}$$
其中，$H_{PWM}(s)$ 为PWM增益，$G_{delay}(s)$ 为控制延时模型。通过设计 $G_d(s)$，可以使 $Z_v(s)$ 在目标振荡频率 ${\omega }_{osc}$ 处呈现为纯电阻性 $R_v$，从而在该频率点提供大小为 $1/R_v$ 的虚拟电导，直接增加系统阻尼。

2. 关键设计——滤波器 $G_d(s)$ 的设计：
Gd(s)G_d(s)G