Fault ride-through strategy for grid-forming direct-driven wind power generator based on NSC-DVR

HANG Yuqi; REN Yongfeng; FENG Xiaodan; WU Shirong; DONG Weifeng; ZHAO Fengwei

doi:10.16081/j.epae.202506026

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Fault ride-through strategy for grid-forming direct-driven wind power generator based on NSC-DVR

Electric Power Automation Equipment Vol. 45, Issue 9, Pages: 88-95(2025)

CLEAN ENERGY | 更新时间：2025-09-09

- Fault ride-through strategy for grid-forming direct-driven wind power generator based on NSC-DVR
- 作者机构：
  
  1.内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特 010080
  2.华能新能源股份有限公司，北京 100036
  3.华能新能源股份有限公司蒙西分公司，内蒙古呼和浩特 010000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Natural Science Foundation of China(52367022);the Key R&D and Achievement Transformation Projects in Inner Mongolia Autonomous Region(2023YFHH0077);the Science and Technology Project of China Huaneng Group Co.,Ltd(HNKJ24-H117)
- DOI：10.16081/j.epae.202506026
  CLC： TM315
- Received：24 August 2024，
  
  Revised：2025-05-09，
  
  Published Online：04 July 2025，
  
  Published：10 September 2025
- 稿件说明：
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杭雨祺,任永峰,冯笑丹等.基于NSC-DVR的构网型直驱风机故障穿越策略[J].电力自动化设备,2025,45(09):88-95.

HANG Yuqi,REN Yongfeng,FENG Xiaodan,et al.Fault ride-through strategy for grid-forming direct-driven wind power generator based on NSC-DVR[J].Electric Power Automation Equipment,2025,45(09):88-95.
杭雨祺,任永峰,冯笑丹等.基于NSC-DVR的构网型直驱风机故障穿越策略[J].电力自动化设备,2025,45(09):88-95. DOI： 10.16081/j.epae.202506026.

HANG Yuqi,REN Yongfeng,FENG Xiaodan,et al.Fault ride-through strategy for grid-forming direct-driven wind power generator based on NSC-DVR[J].Electric Power Automation Equipment,2025,45(09):88-95. DOI： 10.16081/j.epae.202506026.

摘要

针对构网型直驱风电机组在电网电压故障期间面临的电流越限、功角突变、无功支撑能力不足等问题，提出一种基于网侧九开关变换器（NSC）结合动态电压恢复器（DVR）的新型拓扑与改进控制策略。建立该拓扑结构下的数学模型，制定NSC上通道柔性并网、下通道动态电压补偿一体化控制策略，并对虚拟同步机（VSG）关键参数进行分析。基于不平衡功率动态调整和无功下垂系数优化，改进VSG控制策略，进而自适应补偿因故障引起的功角波动及电压偏差。基于Simulink平台搭建仿真模型，进行方案有效性验证，仿真结果表明：该方案在对称、不对称电网故障下均能有效提升风电机组的暂态功角稳定性和无功主动支撑能力，降低电流越限风险，显著增强系统的故障穿越能力和并网可靠性。

Abstract

Aiming at the problems of current over-limit，sudden power angle change，and insufficient reactive power support capability faced by grid-forming direct-driven wind turbine generator units during grid vol-tage faults，a novel topology and improved control strategy combining a nine-switch converter（NSC） with a dynamic voltage restorer（DVR） is proposed. A mathematical model of the topology structure is established，and an integrated control strategy enabling flexible grid connection through the NSC upper channel and dynamic voltage compensation through the NSC lower channel is formulated，critical parameters of virtual synchronous generator（VSG） are analyzed. Based on the dynamic adjustment of unbalanced power and the optimization of reactive power droop coefficient，the control strategy of VSG is improved，then the power angle oscillation and voltage deviation induced by faults can be adaptively compensated. A simulation model is built in Simulink to verify the effective of the scheme，the simulative results show that the scheme can effectively enhance the transient power angle stability and reactive active support capacity of wind turbine units under both symmetrical and asymmetrical power grid faults，reduce the risk of current over-limit，and significantly improve the fault ride-through and gird connection reliability of the system.

关键词

Keywords

references

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