2.2.2 新能源设备的频率耦合阻抗模型

2.2.1节中介绍了电力电子设备并网的小信号频域化分析，以及耦合频率的产生过程。引起频率耦合的原因有多种，如变流器内部大量不对称控制环节的引入、相位跟踪误差和测量延迟等。其中典型不对称控制环节有锁相环、dq轴外环非对称控制参数等。目前，耦合频率研究倾向于分析扰动频率和一次衍生出的镜像频率。假定系统频率为f1，注入频率为fp的扰动信号，镜像对称的耦合频率应为fp-2f1，得到MIMO模型[11]。

序阻抗模型的频率耦合关系如图2-3所示。在并网点施加一个频率为fp的正序电压扰动小信号Δvpp，该扰动通过导纳Ypp和Ypn分别激励出频率为fp和fp-2f1的电流小信号Δip和Δin。电流Δip、Δin又通过Zgrid,pp、Zgrid,pn、Zgrid,np和Zgrid,nn，产生频率为fp和fp-2f1的电网反馈电压Δvgp、Δvgn，通过反馈回路影响Δvp与Δvn。同理注入频率为fn的负序电压扰动小信号Δvnn后，该扰动通过导纳Ynp和Ynn分别激励出频率为fn和2f1+fn的电流小信号Δin和Δip。

直角坐标系下的dq阻抗同样无法忽略频率耦合作用，如图2-4所示。与序阻抗计算中的处理相同，具体过程在这里不再赘述。

图2-3 序阻抗模型的频率耦合关系

图2-4 dq频率耦合关系

需要注意的是，当注入频率为fp的正序扰动后，产生的镜像耦合频率fp-2f1可能是正数或者负数。若耦合频率为负数，则在三相电路中测量得到的就是频率为2f1-fp的负序耦合扰动。而当注入负序扰动后，电路中除扰动本身的频率为fn的负序信号外，还会耦合产生频率为2f1+fn的信号。因为2f1+fn一定大于0，所以耦合信号一定是正序信号。