Post-fault Overvoltage Suppression Strategy for Direct-drive Wind Turbine Based on Reactive Current Compensation

CAO Bin; ZHENG Zixuan; LIU Hongqing; XIE Qi; JIA Zhenguo; WU Jiguang

doi:10.7500/AEPS20231120004

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Post-fault Overvoltage Suppression Strategy for Direct-drive Wind Turbine Based on Reactive Current Compensation

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Post-fault Overvoltage Suppression Strategy for Direct-drive Wind Turbine Based on Reactive Current Compensation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 9, Pages: 166-174(2025)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  2.内蒙古电力（集团）有限责任公司，内蒙古自治区呼和浩特市 010020
  3.四川大学电气工程学院，四川省成都市 610065
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52277115)
- DOI：10.7500/AEPS20231120004
  CLC：
- Received：20 November 2023，
  
  Revised：2024-02-26，
  
  Published Online：06 May 2024，
  
  Published：10 May 2025
- 稿件说明：
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曹斌,郑子萱,刘鸿清等.基于无功电流补偿的直驱风机故障后过电压抑制策略[J].电力系统自动化,2025,49(9):166-174.

CAO Bin,ZHENG Zixuan,LIU Hongqing,et al.Post-fault Overvoltage Suppression Strategy for Direct-drive Wind Turbine Based on Reactive Current Compensation[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(9):166-174.
曹斌,郑子萱,刘鸿清等.基于无功电流补偿的直驱风机故障后过电压抑制策略[J].电力系统自动化,2025,49(9):166-174. DOI： 10.7500/AEPS20231120004.

CAO Bin,ZHENG Zixuan,LIU Hongqing,et al.Post-fault Overvoltage Suppression Strategy for Direct-drive Wind Turbine Based on Reactive Current Compensation[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(9):166-174. DOI： 10.7500/AEPS20231120004.

摘要

直驱风机低电压穿越后因控制延时导致的暂态过电压可能导致机组连锁脱网，已成为限制新能源消纳的关键因素，但现有研究缺乏从源头上抑制该过电压的改进故障穿越策略。为此，首先定量分析了故障清除后过电压的产生机理，解析推导了机端电压与电网参数和机组输出有功电流、无功电流间的表达式。然后，基于所得解析关系分析控制延时的构成，提出了基于自适应无功电流补偿的过电压抑制策略。通过快速识别低电压穿越过程的结束，该策略根据电网参数和实测有功电流自适应切换调整机组无功电流参考值，消除部分延时环节带来的影响。算例结果表明，所提控制策略能够有效抑制过电压，并缓解故障清除后的系统失稳风险，提升新能源系统安全稳定性。

Abstract

The transient overvoltage after low voltage ride-through (LVRT) of direct-drive wind turbines caused by control delay may lead to cascading disconnection of units

which becomes a key factor limiting renewable energy accommodation

but the current research lacks the improved fault ride-through strategy for suppressing this overvoltage from the source. To this end

the generation mechanism of the overvoltage after fault clearing is first quantitatively analyzed

and the expressions between the terminal voltage

the grid parameters and active/reactive current outputs are analyzed and derived. Then

based on the obtained analytical relationship

the composition of control delay is analyzed

and an overvoltage suppression strategy based on adaptive reactive current compensation is proposed. By quickly recognizing the end of the LVRT process

the strategy adaptively adjusts the reactive current reference value of units according to the grid parameters and measured active current

which eliminates the impact of some delay links. Simulation results verify that

the proposed control strategy can effectively suppress overvoltage and relieve the risk of system instability after fault clearing

which improves the safety and stability of the power system with renewable energy.

关键词

Keywords

references

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