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1.3.1 基于無源元件的穩定性提升方法

基于無源元件的穩定性提升方法主要通過在系統中增加電阻、電容和電感中的一種或者串并聯組合形式來提高直流配用電系統的穩定性[70-71],如圖1.11所示。抑制恒功率負載負阻尼特性的最直接方法是向其前級LC濾波器增加阻尼,圖1.11a和b給出了兩種常用方法,然而這將帶來額外的功率損耗并降低系統效率[72]。根據阻抗比判據,通過降低源側等效輸出阻抗的諧振峰值,也可以避免系統的阻抗不匹配。例如可以在直流母線上并聯阻容支路,或在濾波電感中并聯或串聯阻感支路,分別如圖1.11c~e所示[70,73]。基于LC濾波器的二端口阻抗模型,參考文獻[74]發現圖1.11c~e所示的三種方案均會降低LC濾波器的性能,為此提出了一種用于穩定系統并提高LC濾波器性能的并聯RLC阻尼支路方案,如圖1.11f所示。

圖1.11 基于無源元件的穩定性提升方法

不過,基于無源元件的穩定性提升方法不但增加了系統成本,而且降低了功率密度和效率,并且不能隨著系統運行工況自動調整元件參數,靈活性也較差。為了避免增加無源元件所帶來的成本和損耗,可以在變換器原有控制環路的基礎上添加電壓或電流反饋支路,并通過合理設計反饋支路的控制器及其參數,等效地實現在變換器端口或內部插入一個虛擬阻抗的效果,從而解決阻抗不匹配問題,并以較低成本提升系統穩定性[60,71,75]。由于虛擬阻抗是基于控制策略實現的,因此其特性和取值可以根據系統運行狀態的變化靈活調整,自適應性較高。根據虛擬阻抗插入位置的不同,分為源側虛擬阻抗控制和負載側虛擬阻抗控制兩類。

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