Analysis and Suppression Method for Multi-modal Oscillation Interaction in Flexible DC Grid-connected System of Offshore Wind Power

ZHANG Zhihao; KOU Peng; TIAN Runze; ZHANG Yuanhang; MEI Mingyang; HUANG Ruanming

doi:10.7500/AEPS20250104003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Analysis and Suppression Method for Multi-modal Oscillation Interaction in Flexible DC Grid-connected System of Offshore Wind Power

Key Technologies for Offshore Wind Power System | 更新时间：2026-02-28

- Analysis and Suppression Method for Multi-modal Oscillation Interaction in Flexible DC Grid-connected System of Offshore Wind Power
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 4, Pages: 10-23(2026)
- 作者机构：
  
  1.电工材料电气绝缘全国重点实验室（西安交通大学），陕西省西安市 710049
  2.陕西省智能电网重点实验室（西安交通大学），陕西省西安市 710049
  3.西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市 710049
  4.国网上海市电力公司，上海市 200233
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Smart Grid-National Science and Technology Major Project(2024ZD0801300)
- DOI：10.7500/AEPS20250104003
  CLC：
- Received：04 January 2025，
  
  Revised：2025-07-02，
  
  Online First：12 December 2025，
  
  Published：25 February 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
张智豪,寇鹏,田润泽等.海上风电柔直并网系统多模态振荡交互分析和抑制方法[J].电力系统自动化,2026,50(4):10-23.

ZHANG Zhihao,KOU Peng,TIAN Runze,et al.Analysis and Suppression Method for Multi-modal Oscillation Interaction in Flexible DC Grid-connected System of Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):10-23.
张智豪,寇鹏,田润泽等.海上风电柔直并网系统多模态振荡交互分析和抑制方法[J].电力系统自动化,2026,50(4):10-23. DOI： 10.7500/AEPS20250104003.

ZHANG Zhihao,KOU Peng,TIAN Runze,et al.Analysis and Suppression Method for Multi-modal Oscillation Interaction in Flexible DC Grid-connected System of Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):10-23. DOI： 10.7500/AEPS20250104003.

摘要

海上风电柔直并网系统存在同时出现中频振荡(MFO)和次同步振荡(SSO)的可能。目前已有的相关振荡研究工作，大多仅聚焦于单一频率振荡的形成机理，难以揭示MFO和SSO同时出现时，不同频率振荡模态间的相互作用路径。因此，文中针对海上风电柔直并网系统，开展MFO和SSO相互作用分析和抑制机制研究。首先，利用模态分析法，研究海上风电柔直并网系统中同时出现MFO和SSO的可能性；然后，基于网侧变流器及其控制器动态，分析MFO和SSO之间的相互作用路径，揭示二者共同作用下产生次级振荡分量的机理；最后，研究振荡抑制方法，实现MFO、SSO及次级振荡的有效抑制。

Abstract

In flexible DC grid-connected system of offshore wind power

there exists a possibility of simultaneous occurrence of medium-frequency oscillation (MFO) and sub-synchronous oscillation (SSO). At present

most of the related oscillation research work only focuses on the formation mechanism of single-frequency oscillations

making it difficult to reveal the interaction paths among different frequency oscillation modes when MFO and SSO appear simultaneously. Therefore

this paper focuses on the analysis of the interaction and suppression mechanism between MFO and SSO in the flexible DC grid-connected system of offshore wind power. Firstly

modal analysis method is utilized to investigate the possibility of the simultaneous occurrence of MFO and SSO in the flexible DC grid-connected system of offshore wind power. Subsequently

based on the dynamics of the grid-side inverter and its controller

the interaction path between MFO and SSO is analyzed to reveal the mechanism of secondary oscillation components generated by their combined action. Finally

oscillation suppression methods have been studied to achieve the effective suppression of MFO

SSO and secondary oscillations.

关键词

Keywords

references

杨光亚 . 欧洲海上风电工程实践回顾及未来技术展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 21 ）： 23 - 32 .

YANG Guangya . Review on engineering practices and future technology prospects of European offshore wind power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 21 ）： 23 - 32 .

徐彬，高厚磊，袁通，等 . 基于拟功率定理的海上风电柔直并网线路纵联保护［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 22 ）： 44 - 54 .

XU Bin ， GAO Houlei ， YUAN Tong ， et al . Pilot protection for VSC-HVDC transmission line of grid-connected offshore wind farm based on quasi-power theorem ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 22 ）： 44 - 54 .

王爽，陈小月，郑智慧，等 . 永磁直驱型风机海上风电送出系统不对称接地及甩负荷电磁暂态研究［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 2 ）： 827 - 838 .

WANG Shuang ， CHEN Xiaoyue ， ZHENG Zhihui ， et al . Electromagnetic transient research of asymmetrical grounding and load rejection of offshore wind power transmission system of permanent magnet synchronous generator ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 2 ）： 827 - 838 .

叶柏贤，王学梅，刘航，等 . 海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 17 ）： 68 - 80 .

YE Baixian ， WANG Xuemei ， LIU Hang ， et al . Analysis and optimization of resonance stability for MMC-HVDC and LCC-HVDC hybrid infeed system of offshore wind power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 17 ）： 68 - 80 .

马秀达，文继锋，严伟，等 . 张北柔性直流工程电压单环控制策略应用分析［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 2 ）： 198 - 207 .

MA Xiuda ， WEN Jifeng ， YAN Wei ， et al . Application analysis of single-loop voltage control strategy in Zhangbei flexible DC project of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 2 ）： 198 - 207 .

姜淞瀚，彭克，赵学深，等 . 多端交直流配电系统的降阶建模与稳定域分析［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 18 ）： 189 - 198 .

JIANG Songhan ， PENG Ke ， ZHAO Xueshen ， et al . Reduced-order modeling and stability domain analysis of multi-terminal AC/DC distribution system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 18 ）： 189 - 198 .

李芷晴，王学梅，冯俊杰，等 . 海上风电并网系统中高频阻抗建模与谐振特性分析［J/OL］. 电网技术［ 2025-06-29 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1492 https://link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1492 .

LI Zhiqing ， WANG Xuemei ， FENG Junjie ， et al . Mid- and high-frequency impedance modeling and resonance characteristics analysis of offshore wind farm ［J/OL］. Power System Technology ［ 2025-06-29 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1492 https://link.cnki.net/doi/10.13335/j.1000-3673.pst.2024.1492 .

LEON A E ， SOLSONA J A . Sub-synchronous interaction damping control for DFIG wind turbines ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 1 ）： 419 - 428 .

陈润泽，吴文传，孙宏斌，等 . 双馈风电机组惯量控制对系统小干扰稳定的影响［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 23 ）： 6 - 12 .

CHEN Runze ， WU Wenchuan ， SUN Hongbin ， et al . Impact of inertia control of DFIG wind turbines on system small-signal stability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 23 ）： 6 - 12 .

胡宸凤，郭春义，张加卿，等 . 综合节点电压-支路电流的风电并网系统场内/场网振荡模式辨识［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 14 ）： 65 - 75 .

HU Chenfeng ， GUO Chunyi ， ZHANG Jiaqing ， et al . identification of inside-wind-farm/wind-farm-grid oscillation modes for wind power grid-connected system combined node voltage and branch current ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 14 ）： 65 - 75 .

郑泽天，沈沉，严鋆，等 . 直驱风电场多电压源型变流器控制耦合引发振荡的机理分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 17 ）： 14 - 26 .

ZHENG Zetian ， SHEN Chen ， YAN Jun ， et al . Mechanism analysis of oscillations induced by control coupling of voltage source converters in wind farms with direct-driven turbines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 17 ）： 14 - 26 .

SHAO B B ， XIAO Q ， MENG X X ， et al . Medium-frequency and sub-synchronous oscillation analysis of direct-drive wind farms connected to the parallel-compensated AC grid ［J］. Electric Power Systems Research ， 2023 ， 216 ： 109061 .

易善军，李原，马宁嘉，等 . 实际次/超同步振荡事件的多频率耦合效应分析［J］. 电网与清洁能源， 2024 ， 40 （ 7 ）： 56 - 61 .

YI Shanjun ， LI Yuan ， MA Ningjia ， et al . A study on multi-frequency coupling effects in an actual sub/super synchronous oscillation event ［J］. Power System and Clean Energy ， 2024 ， 40 （ 7 ）： 56 - 61 .

吴琛，马宁宁，刘旭斐，等 . 高比例新能源电力系统多模态振荡监测方法及装置设计［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3496 - 3504 .

WU Chen ， MA Ningning ， LIU Xufei ， et al . Monitoring method and device design of multimodal oscillation in high-proportion renewable power systems ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3496 - 3504 .

ZHANG Z H ， KOU P ， MEI M Y ， et al . Investigation of sub-synchronous oscillation in HVDC-connected PMSG-based offshore wind farm： comprehensive modeling and analysis ［C］// 2023 62nd IEEE Conference on Decision and Control （CDC）， December 13-15 ， 2023 ， Singapore ： 3598 - 3605 .

SHAO B B ， ZHAO S Q ， YANG Y H ， et al . Sub-synchronous oscillation characteristics and analysis of direct-drive wind farms with VSC-HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2021 ， 12 （ 2 ）： 1127 - 1140 .

张兴，张崇巍 . PWM整流器及其控制［M］. 北京：机械工业出版社， 2012 .

ZHANG Xing ， ZHANG Chongwei . PWM Zhengliuqi Jiqi Kongzhi ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2012 .

HE L N ， LIU C C . Parameter identification with PMUs for instability detection in power systems with HVDC integrated offshore wind energy ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 2 ）： 775 - 784 .

吴翔宇，王佳璇，王思家，等 . 超低频/低频振荡综合抑制的光伏多频段鲁棒附加控制研究［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2025-06-11 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=ZGDC20241113002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=ZGDC20241113002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .

WU Xiangyu ， WANG Jiaxuan ， WANG Sijia ， et al . Research on multi-band robust supplementary control of PV for coordinated suppression of ultra-low frequency/low frequency oscillations ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2025-06-11 ］. https：//kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx？filename=ZGDC20241113002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=ZGDC20241113002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ .

谢小荣，李浩志，张丹，等 . 新型电力系统稳定器研究初探［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 23 ）： 156 - 166 .

XIE Xiaorong ， LI Haozhi ， ZHANG Dan ， et al . Preliminary study on stabilizer for new power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 23 ）： 156 - 166 .

冀肖彤，文劲宇，桑顺，等 . 不同构网型控制下永磁直驱风电机组的稳定性对比与致稳控制［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2025-06-11 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.242478 https://link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.242478 .

JI Xiaotong ， WEN Jinyu ， SANG Shun ， et al . Stability comparison and stabilization control of the PMSG-based direct-driven wind turbine under different types of grid-forming control ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2025-06-11 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.242478 https://link.cnki.net/doi/10.13334/j.0258-8013.pcsee.242478 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Adaptive Distance Protection Method for AC Lines Connected with Flexible DC Transmission System

Virtual Synchronous Control for Offshore Wind Power with Low-frequency AC Transmission Using Diode Rectifier

Quantitative Analysis on Topology Failure Rate of Communication Network for Flexible DC Submodules

Related Author

HONG Feng

WU Tonghua

ZHENG Yuping

SUN Zhipan

ZHOU Bohao

HE Jiawei

ZANG Jingru

YANG Renxin

Related Institution

College of Energy and Electrical Engineering, Hohai University

NARI Group Corporation(State Grid Electric Power Research Institute)

State Key Laboratory of Technology and Equipment for Defense against Power System Operational Risks

Key Laboratory of Ministry of Education on Smart Power Grids (Tianjin University)

Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion, Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University)

⁰