数字控制下并网正弦波[prov_or_city]干式变压器稳定性分析及参数优化设计
同时结合奈奎斯特判据，给出并网正弦波[prov_or_city]干式变压器在不同谐振角频率区间的稳定判据，并根据此判据提出并网正弦波[prov_or_city]干式变压器优化设计思路与方法。该方法能够抵抗电网等效阻抗的宽范围变化，最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。
近年来，随着化石能源资源的日益枯竭，以为代表的新能源受到了社会日益广泛的关注。而并网正弦波[prov_or_city]干式变压器作为连接新能源与电网的重要接口，是电站最为关键的组成部分[1-3]。
我国幅员辽阔，能源富集区与负荷之间多呈逆向分布，使许多电站的并网正弦波[prov_or_city]干式变压器发出的电能必须通过高压远距离输电才能送达负荷端。因此对于电站并网正弦波[prov_or_city]干式变压器来说，电网阻抗是研究并网稳定问题不可忽略的重要因素[4]。
在工程实际中，电站并网正弦波[prov_or_city]干式变压器亦多采用电容电流有源阻尼策略的LCL型三相正弦波[prov_or_city]干式变压器，因其涉及坐标变换，控制策略较为复杂，故常常采用具有较强运算功能的数字控制器作为控制环节。而数字控制由于本身的特性和其固有的延时环节使正弦波[prov_or_city]干式变压器易产生不稳定的状况。
与此同时，不可忽略的电网阻抗变化也可能引起有源阻尼策略的失败，进而加剧正弦波[prov_or_city]干式变压器不稳定现象的发生，威胁着电站的安全稳定运行[5,6]。
国内外有一部分学者对数字控制下并网正弦波[prov_or_city]干式变压器的建模与稳定性分析做了相关研究。针对数字控制系统离散的特性，有文献[7-9]主张用连续域来模拟离散域的频率特性，其将采样开关、零阶保持器、延迟环节等离散环节用s函数进行近似，从而得出了数字控制下的并网正弦波[prov_or_city]干式变压器连续域的近似模型。
此方法虽然简单且易于理解，但这种近似只对系统低频段频率特性适用性较高，对于系统高频段频率特性存在一定误差，导致模型准确度不是很高。而对于这一缺陷，文献[10]对如何用s域较为精确地模拟z域进行了相关的讨论研究。其他文献从z域对正弦波[prov_or_city]干式变压器进行了研究。
文献[11]分块推导了含有源电容电流阻尼的LCL型正弦波[prov_or_city]干式变压器的z域传递函数，从而组合成系统开环传递函数。但在推导连续部分时利用了冲激脉冲不变法，因此影响模型的准确度，使其推导的区域模型部分正确。文献[12]研究了LCL型正弦波[prov_or_city]干式变压器z域模型，但是只考虑了单环结构，未考虑有源阻尼策略的影响，同时亦未考虑电网阻抗的影响，失之普遍性。
本文首先利用带星号的s变换推导出了正弦波[prov_or_city]干式变压器较为准确的z域模型，然后通过严格的数学推导分析讨论了正弦波[prov_or_city]干式变压器在不同谐振角频率区间的稳定条件。在此基础上，提出了正弦波[prov_or_city]干式变压器设计优化思路与方法，该方法能够抵抗电网阻抗的宽范围变化，通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。
图1 两相静止坐标系下采用数字控制的并网正弦波[prov_or_city]干式变压器结构
图2 数字控制下并网正弦波[prov_or_city]干式变压器框图及其等效变换框图
图7 实验样机
结论
1）推导了数字控制下电站并网正弦波[prov_or_city]干式变压器较为准确的z域模型。
2）通过对系统开环传递函数的讨论分析，得出系统两个关键角频率分别为系统谐振角频率和?/(3Tsa)。然后结合奈奎斯特稳定性判据推导证明了正弦波[prov_or_city]干式变压器在不同谐振角频率区间的稳定条件，同时指出系统谐振角频率若在?/(3Tsa)处，系统必不能稳定。
3）通过稳定性判据给出了并网正弦波[prov_or_city]干式变压器抵抗电网阻抗宽范围变化的优化设计思路，通过仿真和相关实验验证了理论分析的正确性。
