研究背景
发展新能源是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要举措，柔性直流输电（柔直）因其支撑能力强、控制灵活、响应快速，成为解决新能源并网的核心技术。然而，近年来国内外多个柔直工程频繁发生宽频振荡，导致系统运行受限、弃风弃光，甚至设备损毁和工程停运。
机理分析
柔直换流站内部振荡主要分为阀控振荡和站控振荡两大类。阀控振荡的稳定性取决于阀控中环流控制器与桥臂电抗的交互，考虑电容电压波动后，受控对象由一维的桥抗模型增加为二维模型。站控振荡的稳定性早期简化评估忽略子模块电容电压动态，后期采用多谐波线性化等技术进行详细评估，考虑交流电压控制器、前馈环节、控制延迟以及阀体和阀控间的相互作用。
2.1 柔直换流站内部振荡
- 阀控稳定性：简化评估忽略电容电压动态，详细评估考虑电容电压波动，影响中低频段。
- 站控稳定性：简化评估忽略电容电压动态，认为站控和阀控解耦；详细评估考虑电容电压波动，阀控和站控通过电容器强耦合。
2.2 直流侧振荡
直流侧振荡分为正反馈不稳定（负阻尼不稳定）和谐波放大不稳定（弱阻尼不稳定）。总直流侧导纳受换流站本体和交流系统影响，弱交流系统对换流站直流侧阻抗影响明显。柔性直流输电系统直流侧负阻尼振荡现象为谐波被直流电压控制器的负阻尼放大并发散；直流侧谐波放大现象为谐波被放大但不发散，诱因为容性的子模块阀串与桥抗串联产生谐振点。
2.3 交流侧振荡
交流侧振荡分为高频振荡和中低频振荡。高频振荡包括负阻尼不稳定和弱阻尼不稳定；中低频振荡主要受正、负序系统间的频率耦合效应影响。交流系统回路导纳受直流系统动态特性强烈影响，柔性直流换流站等值阻抗特性受交流系统影响较大。
抑制策略
3.1 直流侧振荡抑制
- 有源阻尼：通过规律性调节子模块的投切模拟电阻效应，增强系统阻尼。采集直流侧电流的谐波分量，通过桥臂子模块输出反向电压抵消谐波电流。
- 有源滤波：通过滤波器消除控制器引入的负阻尼，如直流电压控制器的负阻尼。
3.2 交流侧振荡抑制
-
参数协调设计：通过控制器参数的配合设计，实现换流站交流侧高频段的无源化，但会限制换流器参数选取范围。
-
陷波器：在谐振频率处消除延时影响，使得MMC阻抗为R+sL。
-
多目标优化设计：通过多目标优化算法设计控制器参数池，确保换流器端口阻抗在全频段为正阻尼。
-
混合阻尼设计：通过低通有源滤波器滤除高频段负阻尼，通过在桥臂电抗器附加无源阻尼器消除低通滤波器截止频带的负阻尼并在高频段提供额外正阻尼。
-
无源滤波：要求滤波器在高频段呈现阻性，幅值小于柔直阻抗，使等效阻抗特性向阻性方向靠近；在低频段有较大幅值，使得并联后柔直阻抗占主导作用。
- 品质因数对滤波器高频阻抗特性影响。
- 截止频率对滤波器高频阻抗特性影响。
