基于实测数据的直驱风电机组谐波特性分析及建模方法

张磊; 孙媛媛; 李亚辉; 张帆; 刘洋; 李立生

doi:10.7500/AEPS20240331008

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基于实测数据的直驱风电机组谐波特性分析及建模方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于实测数据的直驱风电机组谐波特性分析及建模方法
- Measurement Data Based Analysis and Modeling Method for Harmonic Characteristics of Direct-drive Wind Turbine
- 电力系统自动化 2025年49卷第3期页码：82-92
- 作者机构：
  
  1.山东大学电气工程学院，山东省济南市 250061
  2.中国电气装备集团有限公司，上海市 200072
  3.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东省济南市 250003
- 作者简介：
  
  张磊（2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：风电机组谐波建模及其电能质量问题。E-mail：202234768@ mail.sdu.edu.cn
  孙媛媛(1981—)，女，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电能质量及柔性直流系统。E-mail：sunyy@sdu.edu.cn
  李亚辉(1993—)，男，博士，主要研究方向：交直流系统电能质量与谐波建模。E-mail：liyh@sdu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合基金重点支持项目(U23B20116);国家自然科学基金资助项目(52407120)
- DOI：10.7500/AEPS20240331008
  中图分类号：
- 收稿：2024-03-31，
  
  修回：2024-10-14，
  
  网络出版：2024-11-28，
  
  纸质出版：2025-02-10
- 稿件说明：
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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.
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. DOI： 10.7500/AEPS20240331008.

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. DOI： 10.7500/AEPS20240331008.

摘要

随着新型电力系统的发展，以风力发电为代表的新能源被广泛使用，受电力电子器件开关特性的影响，风电机组并网时不可避免地产生谐波，在大规模并网时，风电集群设备间的交互影响进一步加剧谐波问题。为此，提出了一种基于实测数据的风电机组谐波特性建模方法，用于分析实际工程中风电机组的谐波特性。首先，明确了不同频次谐波特性的关键影响因素，提出了风电机组的谐波特性分析模型，简化了风电机组谐波建模的整体过程。其次，结合实际风电集群拓扑结构，建立了风电集群聚合谐波模型，明确了风电机组之间的谐波交互影响程度，量化了计及风电机组间耦合影响的单体与集群的关联关系。最后，通过实验分析了直驱风电机组的谐波特性，通过仿真验证了集群聚合谐波模型的准确性，提高了风电集群建模的准确度。

Abstract

With the development of new power systems

renewable energy represented by wind power generation is widely utilized. Due to the influence of switching characteristics of electronic devices

wind turbines inevitably generate harmonics during the grid connection. During large-scale grid connections

the interaction between wind power cluster devices further exacerbates harmonic issues. Therefore

the measurement data based modeling method for harmonic characteristics of direct-drive wind turbines is proposed

which is used to analyze the harmonic characteristics of wind turbines in engineering practice. Firstly

the key influencing factors of harmonic characteristics at different frequencies are identified

and a harmonic characteristic analysis model for wind turbines is proposed

which simplifies the overall process of harmonic modeling for wind turbines. Secondly

based on the actual topology of wind power clusters

an aggregation harmonic model of wind power clusters is established

which clarifies the interactive effect of harmonics among wind turbines and quantifies the correlation between individual units and clusters considering the coupling effects between wind turbines. Finally

the harmonic characteristics of direct-drive wind turbines are validated by experiments; the accuracy for the aggregated harmonic model of clusters is validated by simulations

and the accuracy of wind power cluster modeling is improved.

关键词

Keywords

references

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