8.5 案例分析：针对特定谐振频点的稳定性增强设计流程

8.5 案例分析：针对特定谐振频点的稳定性增强设计流程

本章节将通过一个具体案例，完整呈现从“问题现象→阻抗建模→稳定性评估→振荡源定位→阻抗重塑设计→验证”的闭环设计流程。本案例聚焦于新能源电站中常见的挑战：采用LCL滤波器的构网型变流器接入弱电网时，在特定高频段发生的谐振失稳问题。

8.5.1 案例背景与问题描述

系统配置：
某构网型储能变流器（PCS）单元，采用虚拟同步机（VSG）控制，通过LCL滤波器接入公共连接点（PCC）。系统单相等效电路如图8.5-1所示。主电路参数见表8.5-1。

参数	符号	数值	单位
直流母线电压	$V_{dc}$	800	V
额定功率	$S_n$	100	kVA
逆变侧电感	$L_1$	0.8	mH
滤波电容	$C_f$	50	μF
网侧电感	$L_2$	0.2	mH
开关频率	$f_{sw}$	10	kHz
控制频率	$f_s$	10	kHz
VSG虚拟惯量	$J$	0.2	kg·m²
VSG阻尼系数	$D$	15	N·m·s/rad
电流环PI参数	$K_p,K_i$	0.5, 100	-

电网条件：
考虑一种典型的弱电网场景，电网短路比（SCR）约为5，电网侧等效电感 $L_g=3\text{ mH}$，等效电阻 $R_g=0.3\Omega$，即电网阻抗 $Z_g(s)=s{L}_g+R_g$。

问题现象：
在硬件在环（HIL）测试中，当变流器以额定功率并网运行时，系统在约 1250 Hz 附近出现持续的高频振荡，PCC点电压和输出电流均含有该频率的谐波，幅值逐渐增长，最终触发保护停机。时域波形截图显示振荡频率约为1250 Hz。

8.5.2 稳定性分析与振荡源定位

步骤1：建立详细的小信号阻抗模型
首先，建立构网型变流器（VSG控制）的输出导纳 $Y_{inv}$