含转子侧控制器的双馈风机建模与次同步振荡机理分析

朱林; 钟丹婷; 王贝; 武志刚; 易杨; 苗璐

doi:10.7500/AEPS20200831004

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含转子侧控制器的双馈风机建模与次同步振荡机理分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 含转子侧控制器的双馈风机建模与次同步振荡机理分析
- Modeling of Doubly-fed Wind Turbine with Rotor-side Converter Control and Mechanism Analysis of Subsynchronous Oscillation
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第13期页码：40-48
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510640
  2.国网江苏省电力有限公司南通供电分公司，江苏省南通市 226000
  3.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
- 作者简介：
  
  朱林(1979—)，男，通信作者，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力系统稳定与控制、直流输电技术、新能源并网。E-mail：zhul@scut.edu.cn
  钟丹婷(1996—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电力系统稳定与控制、柔性直流输电技术、风电并网。E-mail：zzzzdt2@163.com
  王贝(1992—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统稳定与控制、直流输电技术、风电并网。E-mail：18744238905@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U1766213)
- DOI：10.7500/AEPS20200831004
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-08-31，
  
  修回日期：2021-01-26，
  
  网络出版日期：2021-04-02，
  
  纸质出版日期：2021-07-10
- 稿件说明：
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朱林,钟丹婷,王贝等.含转子侧控制器的双馈风机建模与次同步振荡机理分析[J].电力系统自动化,2021,45(13):40-48.

ZHU Lin,ZHONG Danting,WANG Bei,et al.Modeling of Doubly-fed Wind Turbine with Rotor-side Converter Control and Mechanism Analysis of Subsynchronous Oscillation[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(13):40-48.
朱林,钟丹婷,王贝等.含转子侧控制器的双馈风机建模与次同步振荡机理分析[J].电力系统自动化,2021,45(13):40-48. DOI： 10.7500/AEPS20200831004.

ZHU Lin,ZHONG Danting,WANG Bei,et al.Modeling of Doubly-fed Wind Turbine with Rotor-side Converter Control and Mechanism Analysis of Subsynchronous Oscillation[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(13):40-48. DOI： 10.7500/AEPS20200831004.

摘要

双馈风机经串联补偿电容并网会存在引发次同步振荡的风险，因此有必要研究双馈风机转子侧控制器在次同步振荡中的作用。文中以等效电路的形式表征转子侧变流器控制环节，从系统电路性质变化的角度探讨全部控制参数的影响和作用途径，并分析了内、外控制环之间的耦合作用。首先，通过联立转子侧变流器与感应发电机电压方程，将转子侧变流器控制等价变化至电路中，获得包含转子侧和锁相环全部控制参数的等效电源与等效阻抗解析表达式，进而建立了相应的双馈风机等效模型。然后，基于所构建的等效模型，提出了存在分别影响电阻、电抗性质的直接和间接作用途径，分析了转子侧内、外环耦合交互影响，得到了转子侧控制参数的影响机理。最后，通过时域仿真和扫频法验证了所提分析机理的正确性和有效性。

Abstract

The grid connection of doubly-fed wind turbines through series compensation capacitors has the risk of causing sub-synchronous oscillations. Therefore

it is necessary to study the effects of rotor-side controllers (RSCs) of wind turbine on sub-synchronous oscillations. In this paper

the control loop of RSC is illustrated in the form of the equivalent circuit

and the influence path of all control parameters from the perspective of the changing properties of system circuit is discussed. The coupling effect between the inner and outer control loops is analyzed. Firstly

through the simultaneous establishment of RSC and induction generator voltage equations

the RSC control is equivalently transformed into the circuit. And the analytical expressions of equivalent power sources and equivalent impedance including all the control parameters of the rotor and phase-locked loop are obtained. Then the corresponding equivalent model of doubly-fed wind turbines is established. Secondly

based on the constructed equivalent model

the direct and indirect impact ways that influence the properties of resistance and reactance respectively are proposed. The coupling interaction effect of the inner and outer loop on the rotor side is analyzed

and the influence mechanism of rotor-side control parameters is obtained. Finally

the correctness and effectiveness of the proposed analysis mechanism are verified by the time-domain simulation and frequency sweeping method.

关键词

Keywords

references

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