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考虑转子侧电流限制的构网型双馈异步发电机暂态建模与故障后稳定性分析
Transient Modeling and Postfault Stability Analysis of GFM-DFIG Considering Rotor-Side Current Limitation
| 作者 | Ling Zhan · Bin Hu · Han Li · Zhijian Zhao · Liang Chen · Heng Nian |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年5月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 构网型GFM |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电流受限型电网形成双馈感应发电机 电压控制器 饱和电流角 暂态行为 限流参数 |
语言:
中文摘要
本文建立了包含电压控制器动态特性的限流型电网形成模式双馈感应发电机(GFM - DFIG)暂态模型。基于正常运行和电流限制之间的切换逻辑,揭示了饱和电流角度对系统暂态性能的影响。理论分析和实验结果表明,故障清除后,GFM - DFIG呈现出三种不同的暂态行为,包括电流限制解除、高频振荡以及保持饱和锁定,这些行为为限流参数的选择提供了指导。
English Abstract
This letter establishes transient models of current-limited grid-forming doubly fed induction generator (GFM-DFIG) that incorporate the dynamics of the voltage controller. Based on the switching logic between normal operation and current limitation, the impact of the saturated current angle on the transient performance of the system is revealed. Theoretical analysis and experimental results demonstrate that GFM-DFIG exhibits three distinct transient behaviors after fault clearance, including withdrawal of current limitation, high-frequency oscillations, and remaining locked in saturation, which guide the selection of current limiting parameters.
S
SunView 深度解读
从阳光电源新能源业务布局来看,这项关于构网型双馈风电机组(GFM-DFIG)暂态建模与故障后稳定性分析的研究具有重要的技术参考价值。尽管研究对象聚焦风电领域,但其核心技术原理与我司在构网型逆变器(GFM)技术路线上的发展方向高度契合。
该论文揭示的电流限幅条件下电压控制器动态特性,对我司储能系统和光伏逆变器在弱电网场景下的控制策略优化具有直接借鉴意义。研究指出的三种典型暂态行为——电流限幅退出、高频振荡和饱和锁定,恰好对应了构网型设备在电网故障恢复过程中面临的共性挑战。这为我司优化GFM逆变器的电流饱和控制逻辑、提升故障穿越能力提供了理论依据。
从技术成熟度评估,该研究已完成理论建模与实验验证,处于工程应用前期阶段。对阳光电源而言,关键机遇在于将其控制思想移植到光储系统中:通过精细化设计电流限幅角度参数,可显著改善大规模新能源并网项目的暂态稳定性,这对我司在沙特、澳洲等弱电网市场的百兆瓦级储能项目尤为关键。
技术挑战主要体现在跨领域适配上。双馈发电机具有机械惯量,而光储系统为纯电力电子设备,需重新评估暂态响应时间尺度。建议我司研发团队深入研究电流限幅与虚拟同步机控制的协同机制,结合自主开发的1500V高压储能系统特性,开展针对性的仿真与现场测试,将该理论成果转化为具有竞争力的控制算法专利,强化在构网型技术领域的领先地位。