Analysis of Unit Oscillation in Wind Farm Considering Control Parameters of Converter for DFIG-based Wind Turbine

Junlei LIU; Na CAO; Feng QIAN; Xu ZHAO; Zijie ZHANG; Qun YU

doi:10.7500/AEPS20200623006

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Analysis of Unit Oscillation in Wind Farm Considering Control Parameters of Converter for DFIG-based Wind Turbine

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Analysis of Unit Oscillation in Wind Farm Considering Control Parameters of Converter for DFIG-based Wind Turbine
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 10, Pages: 42-49(2021)
- 作者机构：
  
  1.广东电网有限责任公司电力调度控制中心，广东省广州市 510600
  2.山东科技大学电气与自动化工程学院，山东省青岛市 266590
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Shandong Provincial Natural Science Foundation of China;State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200623006
  CLC：
- Received：23 June 2020，
  
  Revised：2020-12-15，
  
  Published Online：24 March 2021，
  
  Published：25 May 2021
- 稿件说明：
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刘俊磊,曹娜,钱峰等.考虑双馈风电机组变流器控制参数的风电场内机组振荡分析[J].电力系统自动化,2021,45(10):42-49.

LIU Junlei,CAO Na,QIAN Feng,et al.Analysis of Unit Oscillation in Wind Farm Considering Control Parameters of Converter for DFIG-based Wind Turbine[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):42-49.
刘俊磊,曹娜,钱峰等.考虑双馈风电机组变流器控制参数的风电场内机组振荡分析[J].电力系统自动化,2021,45(10):42-49. DOI： 10.7500/AEPS20200623006.

LIU Junlei,CAO Na,QIAN Feng,et al.Analysis of Unit Oscillation in Wind Farm Considering Control Parameters of Converter for DFIG-based Wind Turbine[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):42-49. DOI： 10.7500/AEPS20200623006.

摘要

在风电场内，风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡，威胁电力系统的正常运行。为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响，以双馈风电机组为例，首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数。然后，分析变流器控制参数对机组能流功率和能量消耗的影响。接着，针对风电场内机组变流器控制参数的不同，研究风电场内机组是否会发生振荡以及对其他机组的影响。最后，在PSCAD/EMTDC平台上建模，深入分析了变流器控制参数对风电场内机组能流功率和能量消耗的影响。结果表明：在风电场内，机组变流器控制参数设置不当不仅会引起本机组发生自由振荡，也会造成风电场内其他机组振荡。

Abstract

In the wind farm

improper setting of control parameters of the converter for the wind turbine may cause the power oscillation of the unit and other units

which threatens the normal operation of the power system. In order to study the influence of control parameters of converters on the unit oscillation in the wind farm

taking the doubly-fed induction generator (DFIG) based wind turbine as an example

first

the converter control parameters are considered

and the energy function of the DFIG-based wind turbine is derived. Then

the influence of control parameters of converters on the energy flow power and energy consumption of the DFIG-based wind turbine is analyzed. Next

in view of the different control parameters of the unit converter in the wind farm

whether the units in the wind farm will oscillate and the influence of the unit on other units are studied. Finally

the model is built on PSCAD/EMTDC platform

and the influence of control parameters of the converter on the energy flow power and energy consumption of the wind farm is analyzed. The results show that the improper setting of control parameters of the unit converter not only causes free oscillation of the unit

but also causes oscillation of other units in the wind farm.

关键词

Keywords

references

杨京，王彤，毕经天，等 . 含直驱风电机组的电力系统次同步振荡鲁棒阻尼控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 56 - 65 .

YANG Jing ， WANG Tong ， BI Jingtian ， et al . Robust damping control of subsynchronous oscillation in power system with direct-drive wind turbines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 56 - 65 .

苏田宇，杜文娟，王海风 . 直驱风电场场网/场内振荡现象及抑制方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 417 - 428 .

SU Tianyu ， DU Wenjuan ， WANG Haifeng . Wind-farm-grid/inside-wind-farm oscillation phenomenon in PMSG-based wind farm and its suppression measures ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 417 - 428 .

张剑云 . 哈密并网风电场次同步振荡的机理研究［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 18 ）： 5447 - 5460 .

ZHANG Jianyun . Research on the mechanism of subsynchronous oscillations of wind farms in Hami ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 18 ）： 5447 - 5460 .

占颖，吴琛，谢小荣，等 . 风电并网系统次同步振荡的频域模式分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 18 ）： 90 - 97 .

ZHAN Ying ， WU Chen ， XIE Xiaorong ， et al . Frequency domain modal analysis of subsynchronous oscillation in grid-connected wind power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 18 ）： 90 - 97 .

苗洁蓉，解大，王西田，等 . 双馈风电机组振荡模态与影响因子的关联分析［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 17 ）： 5049 - 5060 .

MIAO Jierong ， XIE Da ， WANG Xitian ， et al . Correlation analysis between oscillation mode and impact factor of doubly-fed induction generator ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 17 ）： 5049 - 5060 .

谭谨，胡维昊，王晓茹，等 . 变速风电系统形成强迫功率振荡扰动源分析［J］. 太阳能学报， 2015 ， 36 （ 5 ）： 1088 - 1096 .

TAN Jin ， HU Weihao ， WANG Xiaoru ， et al . Analysis of disturbance source inducing by the variable speed wind turbine system forced power oscillations ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2015 ， 36 （ 5 ）： 1088 - 1096 .

徐琪，徐箭，施微，等 . 基于奇异值分解的含风电电力系统强迫振荡分析［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4817 - 4827 .

XU Qi ， XU Jian ， SHI Wei ， et al . The forced oscillation analysis of wind integrated power systems based on singular value decomposition ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4817 - 4827 .

FAN L L ， KAVASSERI R ， MIAO Z L ， et al . Modeling of DFIG-based wind farms for SSR analysis ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2010 ， 25 （ 4 ）： 2073 - 2082 .

栗然，卢云，刘会兰，等 . 双馈风电场经串补并网引起次同步振荡机理分析［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 11 ）： 3073 - 3079 .

LI Ran ， LU Yun ， LIU Huilan ， et al . Mechanism analysis on subsynchronous oscillation caused by grid-integration of doubly fed wind power generation system via series compensation ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 11 ）： 3073 - 3079 .

陈磊，闵勇，胡伟 . 基于振荡能量的低频振荡分析与振荡源定位：（一）理论基础与能量流计算［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 3 ）： 22 - 27 .

CHEN Lei ， MIN Yong ， HU Wei . Low frequency oscillation analysis and oscillation source location based on oscillation energy：Part one mathematical foundation and energy flow computation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 3 ）： 22 - 27 .

陈磊，陈亦平，闵勇，等 . 基于振荡能量的低频振荡分析与振荡源定位：（二）振荡源定位方法与算例［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 4 ）： 1 - 5 .

CHEN Lei ， CHEN Yiping ， MIN Yong ， et al . Low frequency oscillation analysis and oscillation source location based on oscillation energy： Part two method for oscillation source location and case studies ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 4 ）： 1 - 5 .

陈磊，王文婕，王茂海，等 . 利用暂态能量流的次同步强迫振荡扰动源定位及阻尼评估［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 19 ）： 1 - 8 .

CHEN Lei ， WANG Wenjie ， WANG Maohai ， et al . Disturbance source location of subsynchronous forced oscillation and damping evaluation using transient energy flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 19 ）： 1 - 8 .

CHEN L ， MIN Y ， CHEN Y P ， et al . Evaluation of generator damping using oscillation energy dissipation and the connection with modal analysis ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 3 ）： 1393 - 1402 .

任怡娜，陈磊，闵勇，等 . 次同步振荡中暂态能量流与电功率和阻尼转矩的关系［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 22 ）： 52 - 58 .

REN Yina ， CHEN Lei ， MIN Yong ， et al . Relationship between transient energy flow， electric power and damping torque in subsynchronous oscillation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 22 ）： 52 - 58 .

CHEN L ， MIN Y ， HU W . An energy-based method for location of power system oscillation source ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 2 ）： 828 - 836 .

FOUAD A A ， VITTAL V . Transient stability analysis of stressed power systems using the energy function method ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1988 ， 3 （ 1 ）： 239 - 244 .

李颖，沈沉，刘锋 . 基于Hamilton实现的电力系统振荡源设备级定位［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 23 ）： 6 - 11 .

LI Ying ， SHEN Chen ， LIU Feng . Oscillation source location in control devices of generators based on Hamiltonian realization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 23 ）： 6 - 11 .

曹娜，赵旭，于群 . 基于暂态能量流的双馈风电机组强迫振荡源定位［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 103 - 110 .

CAO Na ， ZHAO Xu ， YU Qun . Forced oscillation source location of doubly-fed wind turbine based on transient energy flow ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 103 - 110 .

阿赫玛托夫 . 风力发电用感应发电机［M］.中国电力科学研究院新能源研究所翻译组，译. 北京：中国电力出版社， 2009 .

AKHMATOV . Induction generators for wind power ［M］. Translation Group of New Energy Research Institute， China Electric Power Research Institute， trans. Beijing ： China Electric Power Press ， 2009 .

赵斌 . 双馈风电场并网系统的次同步振荡特性及抑制策略研究［D］. 重庆：重庆大学， 2015 .

ZHAO Bin . Studies on characteristic and suppressing strategies of subsynchronous oscillation with DFIG-based wind farms ［D］. Chongqing ： Chongqing University ， 2015 .

HUANG Y H ， WANG D . Effect of control-loops interactions on power stability limits of VSC integrated to AC system ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2018 ， 33 （ 1 ）： 301 - 310 .

MA J ， SHEN Y ， PHADKE A G . Stability assessment of DFIG subsynchronous oscillation based on energy dissipation intensity analysis ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 8 ）： 8074 - 8087 .

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