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随着电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)在现代电网中的广泛应用,其产生的谐波将对电网造成不可忽视的影响。为有效分析VSC对电网的影响,有必要建立VSC的等值电路,简化含VSC配网的分析计算工作。同时,针对VSC产生大量的高次特征谐波,研究滤波器的设计方法,实现滤波器定量、简洁的设计,对抑制VSC给电网造成的谐波污染具有重要的意义。本文围绕VSC等值电路和滤波器设计方法两个主要问题开展研究,在综述国内外研究现状的基础上,开展了以下研究工作:(1)基于VSC序分量动态相量谐波分析模型,提出了VSC基波正序稳态等值电路和基波负序及3次谐波正序联立的稳态等值电路模型。基于谐波分析模型的稳态分析结果,利用电流控制电压源描述了VSC交直流侧相互作用关系,并利用Thevenin等效电路分别获得了基波负序稳态等值电路和3次谐波正序稳态等值电路。(2)基于VSC序分量动态相量谐波分析模型,提出了一种LCL滤波器确定性设计方法。首先,基于传统L滤波器的设计方法,确定整流器侧电感值;其次,利用VSC谐波分析模型,定量计算得到VSC产生的谐波分布结果;然后,基于无功功率约束,定量计算得到滤波电容值;最后,在谐波分布结果的基础上,计及IEEE1547标准的谐波要求,定量计算出网侧电感值。(3)利用根轨迹法,对基于LCL滤波的VSC的控制系统进行稳定性分析,实现控制策略和参数的优化设计。首先对比分析了整流器侧电流反馈控制与网侧电流反馈控制的稳定性;然后研究了阻尼电阻对控制策略稳定性的影响;最后利用零极点配置的方法,对控制器参数进行了优化设计。(4)设计了LCL滤波的VSC的物理实验测试装置,对滤波器的确定性设计方法进行了实验验证。本文提出的VSC等值电路模型和LCL滤波器确定性设计方法简化了VSC的分析和滤波器的设计工作,对抑制VSC产生谐波对电网的影响有指导作用。本文研究工作由国家自然科学基金(51307061)资助。