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基于二极管整流单元高压直流输电的构网型风力发电机大信号稳定性分析
Large-Signal Stability Analysis of Grid-Forming Wind Turbine Connected to DRU-HVDC
| 作者 | Lujie Yu · Ziyu Fu · Jiebei Zhu · Yin Chen · Rui Li · Agustí Egea-Àlvarez |
| 期刊 | IEEE Transactions on Sustainable Energy |
| 出版日期 | 2025年8月 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 储能系统 构网型GFM |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电网形成型风力发电机 高压直流系统 大信号稳定性 平衡点 大信号稳定区域 |
语言:
中文摘要
本文研究了接入基于二极管整流单元的高压直流输电系统的构网型风力发电机的大信号稳定性。建立了包含电流限幅动态特性的系统非线性微分方程模型,并基于该模型在对称电压跌落下证明了平衡点的存在性与唯一性,揭示了q轴优先电流限幅与锁相环频率控制的优越性。采用Takagi-Sugeno方法估计吸引域,定义并构建了大信号稳定域,直观给出了保证系统稳定性的控制参数范围。PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的有效性。
English Abstract
This paper investigates the large-signal stability of the grid-forming wind turbines connected to diode-rectifier-unit based high voltage direct current system. The nonlinear differential equation model of the system incorporating current limitation dynamic is analytically developed. Based on the model, theoretical analysis is carried out to prove the existence and uniqueness of the equilibrium point under the symmetrical voltage drop, highlighting the superiority of the q-axis priority current limitation and phase locked loop-based frequency control. Furthermore, the large-signal stability region (LSSR) is defined and constructed based on the domain of attraction estimated using Takagi-Sugeno method. The LSSR provides an intuitive control parameter range that ensures large-signal stability, considering the combined effects of various control parameters. Simulations carried out in PSCAD/EMTDC validate the effectiveness of the large-signal stability analysis.
S
SunView 深度解读
该研究对阳光电源的储能与风电产品线具有重要参考价值。研究的大信号稳定性分析方法可直接应用于ST系列储能变流器和风电变流器的GFM控制设计,特别是电流限幅与锁相环频率控制的优化。文中提出的Takagi-Sugeno稳定域估计方法,有助于提升PowerTitan等大型储能系统在弱电网条件下的稳定性。q轴优先限流策略可优化储能变流器的故障穿越能力,对完善阳光电源构网型产品的电网支撑功能具有重要指导意义。建议在ST2000和新一代储能变流器中采用该控制策略,提升产品在高渗透新能源场景下的适应性。