Grid-connected Wide-band Oscillation Analysis of DFIG-based Wind Turbine Based on Polynomial Approximation of All Eigenvalue Trajectories

SHEN Danfeng; WANG Guanzhong; WU Hao; GAN Deqiang

doi:10.7500/AEPS20221006003

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Grid-connected Wide-band Oscillation Analysis of DFIG-based Wind Turbine Based on Polynomial Approximation of All Eigenvalue Trajectories

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Grid-connected Wide-band Oscillation Analysis of DFIG-based Wind Turbine Based on Polynomial Approximation of All Eigenvalue Trajectories
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 11, Pages: 39-49(2023)
- 作者机构：
  
  1.广西大学电气工程学院,广西壮族自治区南宁市 530004
  2.山东大学电气工程学院,山东省济南市 250061
  3.浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52007163)
- DOI：10.7500/AEPS20221006003
  CLC：
- Received：06 October 2022，
  
  Revised：2023-01-10，
  
  Published Online：25 April 2023，
  
  Published：10 June 2023
- 稿件说明：
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申丹枫,王冠中,吴浩等.基于全特征值轨迹多项式逼近的双馈风机并网宽频振荡分析[J].电力系统自动化,2023,47(11):39-49.

SHEN Danfeng,WANG Guanzhong,WU Hao,et al.Grid-connected Wide-band Oscillation Analysis of DFIG-based Wind Turbine Based on Polynomial Approximation of All Eigenvalue Trajectories[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(11):39-49.
申丹枫,王冠中,吴浩等.基于全特征值轨迹多项式逼近的双馈风机并网宽频振荡分析[J].电力系统自动化,2023,47(11):39-49. DOI： 10.7500/AEPS20221006003.

SHEN Danfeng,WANG Guanzhong,WU Hao,et al.Grid-connected Wide-band Oscillation Analysis of DFIG-based Wind Turbine Based on Polynomial Approximation of All Eigenvalue Trajectories[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(11):39-49. DOI： 10.7500/AEPS20221006003.

摘要

高比例新能源接入下的电力系统振荡呈现宽频特性，其阻尼和振荡频率受系统参数影响显著。为避免运行参数变化和控制器参数设置不当造成系统失稳，亟须量化系统振荡模态与参数之间的关系并分析其背后隐藏的机理。文中提出了基于多项式逼近的全特征值轨迹计算方法，通过一系列多项式基函数的线性组合来准确描述系统所有特征值与多个参数之间复杂的隐式函数关系，得到特征值变化轨迹的显式表达式。针对双馈风机并网系统进行了详细电磁暂态建模，以单机无穷大系统和风火打捆外送系统为例，验证了所提方法的准确性，并利用特征值轨迹显式表达式分析了线路串补度、转子侧控制器比例和积分系数等重要参数对双馈风机并网系统次同步振荡、低频振荡等关键模态的影响。

Abstract

Power systems with high penetration of renewable energy oscillate in a wide range of frequencies

and the damping and oscillation frequencies are notably affected by system parameters. To avoid the system instability caused by the change of operation parameters and the improper setting of controller parameters

it is urgent to quantify the relationship between the system oscillation modes and parameters and analyze the hidden mechanism behind them. A method for calculating the all eigenvalue trajectories based on polynomial approximation is proposed. Through a series of linear combinations of polynomial basis functions

the complex implicit functional relationship between all eigenvalues and multiple parameters of the system is accurately described

and the explicit expression of the changing eigenvalue trajectories is obtained. The detailed electromagnetic transient modeling of the doubly-fed induction generator (DFIG)-based wind turbine grid-connection system is carried out

and the accuracy of the proposed method is verified by taking the single-machine infinite system and the wind-thermal-bundled system as examples. The influence of the important parameters

such as series-compensated capacitor

rotor-side controller proportion and integral coefficient

on the key modes of the DFIG-based wind turbine grid-connection system

such as sub-synchronous oscillation and low-frequency oscillation

is analyzed by using the explicit expression of eigen

value

trajectories.

关键词

Keywords

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