Efficient Identification Method for Control Parameters of Doubly-fed Induction Generator Based on Frequency-domain Response Sensitivity Weight

LI Weixing; ZHUO Shiyu; CHAO Pupu; CHEN Qichao; ZHOU Zhuan; CUI Haohan

doi:10.7500/AEPS20250408002

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Efficient Identification Method for Control Parameters of Doubly-fed Induction Generator Based on Frequency-domain Response Sensitivity Weight

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Efficient Identification Method for Control Parameters of Doubly-fed Induction Generator Based on Frequency-domain Response Sensitivity Weight
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 20, Pages: 191-199(2025)
- 作者机构：
  
  1.大连理工大学电气工程学院，辽宁省大连市 116024
  2.国网经济技术研究院有限公司，北京市 102209
  3.国网新疆电力有限公司，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830011
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5108-202218280A-2-272-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20250408002
  CLC：
- Received：08 April 2025，
  
  Revised：2025-07-18，
  
  Online First：27 August 2025，
  
  Published：25 October 2025
- 稿件说明：
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李卫星,卓诗煜,晁璞璞等.基于频域响应灵敏度权重的DFIG控制参数高效辨识方法[J].电力系统自动化,2025,49(20):191-199.

LI Weixing,ZHUO Shiyu,CHAO Pupu,et al.Efficient Identification Method for Control Parameters of Doubly-fed Induction Generator Based on Frequency-domain Response Sensitivity Weight[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):191-199.
李卫星,卓诗煜,晁璞璞等.基于频域响应灵敏度权重的DFIG控制参数高效辨识方法[J].电力系统自动化,2025,49(20):191-199. DOI： 10.7500/AEPS20250408002.

LI Weixing,ZHUO Shiyu,CHAO Pupu,et al.Efficient Identification Method for Control Parameters of Doubly-fed Induction Generator Based on Frequency-domain Response Sensitivity Weight[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):191-199. DOI： 10.7500/AEPS20250408002.

摘要

针对双馈风电机组（DFIG)在“黑/灰盒”模型下建模难的问题，提出了一种基于频域响应灵敏度权重的控制参数辨识方法。首先，推导了覆盖DFIG全运行区域的频域导纳模型，进而推导出控制参数的频域响应灵敏度。在此基础上，引入灵敏度权重改进差分进化算法，自适应调整变异与交叉操作，实现参数搜索方向与幅度的动态优化。上述方法兼具理论可解释性与计算效率，显著提升了辨识精度。基于某实际黑盒模型在多种典型工况下的辨识结果表明，文中所提方法较传统方法在准确性、适用性和计算效率方面均表现更优，该方法数据获取简便、物理意义明确，可有效提升DFIG的参数辨识精度。

Abstract

To address the modeling challenge of doubly-fed induction generator (DFIG) under “black/gray box” models

this paper proposes an efficient identification method for control parameters based on frequency-domain response sensitivity weight. First

the frequency-domain admittance model is derived covering the entire operating area of the DFIG

and the frequency-domain response sensitivity of control parameters is further derived. On this basis

sensitivity weights are introduced to improve the differential evolution algorithm

which adaptively adjusts mutation and crossover operations

and achieves dynamic optimization of parameter search direction and amplitude. The above method combines theoretical interpretability and computational efficiency

significantly improving identification accuracy. The identification results based on a certain actual black box model under various typical working conditions show that the proposed method outperforms traditional methods in terms of accuracy

applicability

and computational efficiency. This method is easy to obtain data

has clear physical meanings

and can effectively improve the identification accuracy of DFIGs.

关键词

Keywords

references

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

张东辉，陈新 . 基于阻抗视角的新能源发电系统宽频振荡抑制技术综述［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 24 ）： 9672 - 9691 .

ZHANG Donghui ， CHEN Xin . Overview of broadband oscillation mitigation of new energy generation power system based on impedance perspective ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 24 ）： 9672 - 9691 .

谢小荣，刘华坤，贺静波，等 . 电力系统新型振荡问题浅析［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 10 ）： 2821 - 2828 .

XIE Xiaorong ， LIU Huakun ， HE Jingbo ， et al . On new oscillation issues of power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 10 ）： 2821 - 2828 .

郑伟，熊小伏 . 基于Wiener模型的光伏并网逆变器模型辨识方法［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 36 ）： 18 - 26 .

ZHENG Wei ， XIONG Xiaofu . A model identification method for photovoltaic grid-connected inverters based on the Wiener model ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 36 ）： 18 - 26 .

VALDIVIA V ， LAZARO A ， BARRADO A ， et al . Black-box modeling of three-phase voltage source inverters for system-level analysis ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2012 ， 59 （ 9 ）： 3648 - 3662 .

HUERTA F ， CÓBRECES S ， RODRÍGUEZ F J ， et al . State-space black-box model identification of a voltage-source converter with LCL filter ［C］// 2012 3rd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems （PEDG）， June 25-28 ， 2012 ， Aalborg， Denmark ： 550 - 557 .

林思齐，韦善阳，周泓宇，等 . 基于稳态信息和条件分布自适应的风电场阻抗智能辨识和稳定性评估［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 4 ）： 1379 - 1392 .

LIN Siqi ， WEI Shanyang ， ZHOU Hongyu ， et al . Intelligent impedance identification and stability assessment of wind farm based on steady-state information and conditional distributed adaptive method ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 4 ）： 1379 - 1392 .

刘淇玉，李永刚，王月，等 . 多并网逆变器系统灰箱阻抗辨识与阻抗聚合分析方法［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 11 ）： 92 - 98 .

LIU Qiyu ， LI Yonggang ， WANG Yue ， et al . Grey-box impedance identification and impedance aggregation analysis method for multiple grid-connected inverter system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 11 ）： 92 - 98 .

吴滨源，李建文，李永刚，等 . 并网逆变器 dq 阻抗灰箱辨识方法与应用［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1534 - 1546 .

WU Binyuan ， LI Jianwen ， LI Yonggang ， et al . Gray-box identification method of grid-connected inverters dq impedance and its applications ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1534 - 1546 .

ZHANG M F ， WANG X F ， YANG D S ， et al . Artificial neural network based identification of multi-operating-point impedance model ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2021 ， 36 （ 2 ）： 1231 - 1235 .

LI Y G ， ZHANG M Q ， WU B Y ， et al . Real-time stability analysis based on online impedance identification method ［C］// 2022 IEEE/IAS Industrial and Commercial Power System Asia （I&CPS Asia）， July 8-11 ， 2022 ， Shanghai， China .

王众，吕敬，蔡旭 . 基于数据驱动的双馈风电机组阻抗辨识及稳定性分析［J］. 电力建设， 2023 ， 44 （ 8 ）： 31 - 40 .

WANG Zhong ， LÜ Jing ， CAI Xu . Data-driven impedance identification and stability analysis of doubly-fed induction generator based wind turbine ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 8 ）： 31 - 40 .

张仰飞，李海峰，王伟胜，等 . 直驱永磁同步风力发电机的电气参数辨识［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 14 ）： 150 - 153 .

ZHANG Yangfei ， LI Haifeng ， WANG Weisheng ， et al . Electrical parameters identification of direct-drive permanent magnet synchronous wind turbine ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 14 ）： 150 - 153 .

金泳霖，晁璞璞，刘志辉，等 . 全功率型风电机组调频控制器的实用化辨识方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 8 ）： 91 - 100 .

JIN Yonglin ， CHAO Pupu ， LIU Zhihui ， et al . Practical identification method of frequency regulation controller for full-power wind turbines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 91 - 100 .

徐恒山，王思维，张旭军，等 . 基于MODE算法的光伏逆变器机电暂态模型LVRT控制方式与控制参数辨识研究［J/OL］. 太阳能学报： 1 - 9 ［ 2025-04-07 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1242 https://link.cnki.net/doi/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1242 .

XU Hengshan ， WANG Siwei ， ZHANG Xujun ， et al . Research on LVRT control mode and control parameter identification of electromechanical transient model of PV inverter based on mode algorithm ［J/OL］. Acta Energiae Solaris Sinica ： 1 - 9 ［ 2025-04-07 ］. https：//link.cnki.net/doi/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1242 https://link.cnki.net/doi/10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1242 .

沈欣炜，郑竞宏，朱守真，等 . 光伏并网逆变器控制参数的 dq 轴解耦辨识策略［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 4 ）： 38 - 43 .

SHEN Xinwei ， ZHENG Jinghong ， ZHU Shouzhen ， et al . A dq axis decoupling parameter identification strategy for grid-connected inverter controller of photovoltaic generation system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 4 ）： 38 - 43 .

潘学萍，鞠平，温荣超，等 . 解耦辨识双馈风电机组转子侧控制器参数的频域方法［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 20 ）： 19 - 25 .

PAN Xueping ， JU Ping ， WEN Rongchao ， et al . Decoupling estimation of parameters in rotor side controller of DFIG-based wind turbine by frequency domain method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 20 ）： 19 - 25 .

郑健，李霞林，郭力，等 . 数据驱动的高比例变流器电力系统低频动态模型参数辨识［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 13 ）： 138 - 146 .

ZHENG Jian ， LI Xialin ， GUO Li ， et al . Data-driven parameter identification for low-frequency dynamic model of power system with high proportion of converters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 13 ）： 138 - 146 .

王潇，饶仪明，吕敬，等 . 基于端口频域特性的直驱风电机组控制器“黑/灰箱” 辨识［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 4 ）： 111 - 122 .

WANG Xiao ， RAO Yiming ， LÜ Jing ， et al . Controller “black/grey box” identification of direct-drive wind turbine generator based on port frequency-domain characteristics ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 4 ）： 111 - 122 .

周佩朋，孙华东，刘涛，等 . 基于多电气端口频域特性的新能源发电设备控制参数辨识方法［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 1 ）： 111 - 124 .

ZHOU Peipeng ， SUN Huadong ， LIU Tao ， et al . Identification methods of control parameters of renewable energy generation equipment based on frequency domain characteristics of multiple electrical ports ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 1 ）： 111 - 124 .

AMIN M ， MOLINAS M . A gray-box method for stability and controller parameter estimation in HVDC-connected wind farms based on nonparametric impedance ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2018 ， 66 （ 3 ）： 1872 - 1882 .

王哲，吕敬，吴林林，等 . 基于Vector Fitting的光伏并网逆变器控制器参数频域辨识方法［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 5 ）： 118 - 124 .

WANG Zhe ， LÜ Jing ， WU Linlin ， et al . Frequency-domain identification method for controller parameters of photovoltaic grid-connected inverter based on Vector Fitting ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 5 ）： 118 - 124 .

李庆，程鹏，王伟胜 . 双馈风电机组中频谐波电流建模与分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 18 ）： 41 - 47 .

LI Qing ， CHENG Peng ， WANG Weisheng . Modeling and analysis of harmonic current in middle-frequency band in DFIG based wind turbines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 18 ）： 41 - 47 .

张磊，孙媛媛，李亚辉，等 . 基于实测数据的直驱风电机组谐波特性分析及建模方法［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 3 ）： 82 - 92 .

ZHANG Lei ， SUN Yuanyuan ， LI Yahui ， et al . Measurement data based analysis and modeling method for harmonic characteristics of direct-drive wind turbine ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 3 ）： 82 - 92 .

SUN J ， VIETO I . Development and application of type-Ⅲ turbine impedance models including DC bus dynamics ［J］. IEEE Open Journal of Power Electronics ， 2020 ， 1 ： 513 - 528 .

伍文华 . 新能源发电接入弱电网的宽频带振荡机理及抑制方法研究［D］. 长沙：湖南大学， 2019 .

WU Wenhua . Research on wide-bandwidth oscillation mechanism and suppression methods of renewable energy power generation connected to the weak grid ［D］. Changsha ： Hunan University ， 2019 .

郑宇婷，肖凡，谢伟杰，等 . 基于并网变流器电流稳定运行域的锁相环参数设计方法［J］. 电工技术学报， 2025 ， 40 （ 10 ）： 3181 - 3194 .

ZHENG Yuting ， XIAO Fan ， XIE Weijie ， et al . A phase-locked loop parameter design method based on current stable operation domain of grid-connected converter ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2025 ， 40 （ 10 ）： 3181 - 3194 .

DAS S ， SUGANTHAN P N . Differential evolution： a survey of the state-of-the-art ［J］. IEEE Transactions on Evolutionary Computation ， 2010 ， 15 （ 1 ）： 4 - 31 .

QIN A K ， HUANG V L ， SUGANTHAN P N . Differential evolution algorithm with strategy adaptation for global numerical optimization ［J］. IEEE Transactions on Evolutionary Computation ， 2009 ， 13 （ 2 ）： 398 - 417 .

国家能源局 . 风电场阻抗特性评估技术规范： NB/T 10651—2021 ［S］. 北京：中国电力出版社， 2021 .

National Energy Administration . Technical specification for assessment of impedance characteristics of wind farm： NB/T 10651—2021 ［S］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2021 .

樊陈，姚建国，常乃超，等 . 面向电力电子化电网的宽频测量技术探讨［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 16 ）： 1 - 8 .

FAN Chen ， YAO Jianguo ， CHANG Naichao ， et al . Discussion on wide-frequency measurement technology for power electronized power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 16 ）： 1 - 8 .

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