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计及功角偏差和阻尼效应的构网型双馈风机暂态稳定性分析
Transient Stability Analysis of Grid-Forming Doubly Fed Induction Generator Considering Power Angle Deviation and Damping Effects
| 作者 | 颜湘武 · 蔡光 · 李锐博 · 贾焦心 · 张书瑞 · 王耀函 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年7月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 7 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 构网型GFM 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 构网型双馈风机 暂态稳定性 二阶模型 改进暂态能量函数法 参数优化设计 |
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构网型双馈风机（GFM-DFIG）具备类似同步发电机的主动支撑能力，但亦面临暂态稳定性挑战。针对其转子电流限幅及强耦合特性导致建模困难的问题，本文建立计及虚拟功角与机端功角偏差的二阶降阶模型，推导限幅下的虚拟功角特性方程，并提出计及阻尼效应的改进暂态能量函数法，计算稳定极限电压、极限切除角及时问等指标，揭示并网阻抗与控制参数对稳定性的影响规律，指导参数优化设计，仿真结果验证了理论分析的正确性。
构网型双馈风机(grid-forming doubly fed induction generator,GFM-DFIG)具有与同步发电机(synchronous generator,SG)相近的主动支撑能力的同时,也面临着与SG类似的暂态稳定性问题.但是,风机转子侧控制的电流限幅环节及转子电流和定子电流之间的强耦合关系,使其暂态建模和分析更加困难.该文首先对 GFM-DFIG 模型进行降阶处理,得到用于暂态分析的二阶模型,考虑虚拟功角与机端功角的偏差,推导二阶模型在转子电流限幅下的虚拟功角特性方程,实现对 GFM-DFIG 动态特性的刻画;通过对阻尼效应做近似化处理,提出计及阻尼的改进暂态能量函数法,在所提二阶模型基础上,计算得到稳定极限电压、极限切除角、极限切除时间等暂态稳定评价指标;借由以上指标开展定量分析,揭示并网阻抗和控制参数对暂态稳定性的影响规律,为 GFM-DFIG 参数优化设计提供指导;最后,通过仿真验证理论分析的正确性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的构网型储能变流器和大型风光储系统具有重要参考价值。文中提出的功角偏差建模方法和阻尼效应分析可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制优化，特别是在电网扰动工况下的暂态稳定性提升。研究成果可用于PowerTitan储能系统的并网控制参数优化，提高系统在弱电网条件下的稳定运行能力。同时，文中的降阶建模思路也可借鉴应用于SG系列光伏逆变器的虚拟同步机控制设计，实现更优的电网支撑性能。这对提升阳光电源新能源并网产品的市场竞争力具有积极意义。