基于功率外环控制的双馈风电机组故障穿越通用电磁暂态建模

朱大锐; 程嘉康; 段建东; 陈杰; 邓俊

doi:10.7500/AEPS20241102001

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基于功率外环控制的双馈风电机组故障穿越通用电磁暂态建模

工程应用 | 更新时间：2026-02-28

- 基于功率外环控制的双馈风电机组故障穿越通用电磁暂态建模
- Generic Electromagnetic Transient Modeling for Fault Ride-through of Doubly-fed Wind Turbines Based on Power Outer-loop Control
- 电力系统自动化 2026年50卷第2期页码：197-207
- 作者机构：
  
  1.西安理工大学电气工程学院，陕西省西安市 710048
  2.国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，陕西省西安市 710100
- 作者简介：
  
  朱大锐(1984—)，男，通信作者，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：新能源系统建模与控制、电力系统安全性分析。E-mail：zhudarui@xaut.edu.cn
  程嘉康(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：新能源系统建模与并网控制。E-mail：1198438194@qq.com
  段建东(1973—)，男，教授，博士生导师，主要研究方向：新能源发电的控制保护、协同运行优化。E-mail：duanjd@xaut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U2106218);陕西省教育厅科学研究计划资助项目(24JP129);国家电网有限公司科技项目(5226KY220013)
- DOI：10.7500/AEPS20241102001
  中图分类号：
- 收稿：2024-11-02，
  
  修回：2025-04-08，
  
  网络首发：2025-08-14，
  
  纸质出版：2026-01-25
- 稿件说明：
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朱大锐,程嘉康,段建东等.基于功率外环控制的双馈风电机组故障穿越通用电磁暂态建模[J].电力系统自动化,2026,50(2):197-207.

ZHU Darui,CHENG Jiakang,DUAN Jiandong,et al.Generic Electromagnetic Transient Modeling for Fault Ride-through of Doubly-fed Wind Turbines Based on Power Outer-loop Control[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):197-207.
朱大锐,程嘉康,段建东等.基于功率外环控制的双馈风电机组故障穿越通用电磁暂态建模[J].电力系统自动化,2026,50(2):197-207. DOI： 10.7500/AEPS20241102001.

ZHU Darui,CHENG Jiakang,DUAN Jiandong,et al.Generic Electromagnetic Transient Modeling for Fault Ride-through of Doubly-fed Wind Turbines Based on Power Outer-loop Control[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):197-207. DOI： 10.7500/AEPS20241102001.

摘要

当前风机厂家众多，控制逻辑各有差异，且多是控制结构未知的封装模型，模型应用存在较大局限性。而风电并网系统稳定性研究需要能准确反映实际风电机组各种典型故障穿越全过程响应特性的电磁暂态模型。为了解决此问题，对大量风机厂家封装模型进行故障穿越特性测试，分析测试数据并提出适用于对称、不对称故障的低、高电压穿越分阶段的全过程通用响应曲线，通过设计的每阶段转子侧、网侧功率外环参考值表达式并修改外环有功功率和无功功率参考值及控制参数，可便捷模拟不同厂家风机从故障发生到响应恢复的全过程。通过与主流厂家两种封装模型测试数据对比及误差计算分析，验证了所提建模方法对全部故障工况的适应性及通用性。

Abstract

Currently

there are numerous wind turbine manufacturers with different control logics

and most of wind turbines are packaged models with unknown control structures. The application of these models has significant limitations. However

the stability study of grid-connected wind power system requires electromagnetic transient models that can accurately reflect the response characteristics of wind turbines during various typical fault ride-through processes. To address this issue

this paper tests the fault ride-through characteristics of a large number of packaged models from various wind turbine manufacturers

analyzes the test data

and proposes whole-process universal response curves of low and high voltage ride-through for both symmetric and asymmetric faults in multiple stages. By designing reference expressions for the outer-loop power control at the rotor and grid sides for each stage

and modifying the reference values for active and reactive power along with the control parameters

the entire fault response and recovery process of various wind turbines for manufacturers can be conveniently simulated. By comparing the test data of two packaged models with mainstream manufacturers and analyzing the error calculation

the adaptability and universality of the proposed modeling method for all fault conditions are verified.

关键词

Keywords

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