Adaptive frequency and voltage decoupling support strategy for doubly-fed wind turbines based on dynamic feedforward compensation

ZHOU Yingying; ZHAO Haiyu; YAO Wei; ZONG Qihang; ZHOU Hongyu; WEN Jinyu

doi:10.16081/j.epae.202512015

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Adaptive frequency and voltage decoupling support strategy for doubly-fed wind turbines based on dynamic feedforward compensation

CLEAN ENERGY | 更新时间：2026-02-11

- Adaptive frequency and voltage decoupling support strategy for doubly-fed wind turbines based on dynamic feedforward compensation
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 3, Pages: 139-148(2026)
- 作者机构：
  
  华中科技大学电气与电子工程学院强电磁技术全国重点实验室，湖北武汉 430074
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the National Natural Science Foundation of China(523B2074)
- DOI：10.16081/j.epae.202512015
  CLC： TM614
- Received：06 April 2025，
  
  Revised：2025-09-09，
  
  Online First：29 December 2025，
  
  Published：10 March 2026
- 稿件说明：
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周莹莹,赵海宇,姚伟等.基于动态前馈补偿的双馈风机自适应频率与电压解耦支撑策略[J].电力自动化设备,2026,46(03):139-148.

ZHOU Yingying,ZHAO Haiyu,YAO Wei,et al.Adaptive frequency and voltage decoupling support strategy for doubly-fed wind turbines based on dynamic feedforward compensation[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(03):139-148.
周莹莹,赵海宇,姚伟等.基于动态前馈补偿的双馈风机自适应频率与电压解耦支撑策略[J].电力自动化设备,2026,46(03):139-148. DOI： 10.16081/j.epae.202512015.

ZHOU Yingying,ZHAO Haiyu,YAO Wei,et al.Adaptive frequency and voltage decoupling support strategy for doubly-fed wind turbines based on dynamic feedforward compensation[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(03):139-148. DOI： 10.16081/j.epae.202512015.

摘要

在弱电网条件下，双馈风机易因锁相环跟踪公共耦合点（PCC）电压相位不准确导致功率解耦不彻底，进而降低其对电网频率与电压的支撑能力。揭示了PCC电压波动时电压、电流矢量关系中的功率耦合问题，提出了动态前馈功率补偿及其相应的自适应频率与电压解耦支撑策略。分析了双馈风机功率耦合内在机理，并将量化的功率耦合分量补偿到转子侧变流器的功率外环控制中以实现前馈解耦。结合负荷突变幅值与系统动态响应的协同评估，设计了自适应控制策略以优化解耦控制在复杂工况下的适用性。在弱电网条件下对双馈风机进行仿真验证，结果表明所提策略不仅可以大幅降低耦合率，实现频率与电压的解耦支撑，还可以有效抑制定子电流过流、电压畸变以及系统噪声。

Abstract

Under weak grid conditions，doubly-fed wind turbine are prone to incomplete power decoupling due to the inaccuracy of phase-locked loop（PLL） tracking the voltage phase of point of common coupling（PCC），which reduces their ability to support grid frequency and voltage. The issue of power coupling in the voltage-current vector relationship is revealed during the voltage fluctuation of PCC，and a dynamic feedforward power compensation and adaptive frequency and voltage decoupling support strategy are proposed. The intrinsic mechanism of power coupling of wind turbine is analyzed，and the quantified power coupling components are compensated in the power outer loop control of the rotor-side converter to achieve feedforward decoupling. An adaptive control strategy is designed by synergistically evaluating load mutation magnitude and system dynamic response to optimize the applicability of decoupling control under complex operating conditions. The simulation of doubly-fed wind turbine under weak grid conditions is carried out，and the results demonstrate that the proposed strategy can not only significantly reduce the coupling rate，achieve the decoupling support of frequency and voltage，but also effectively suppress stator current overflow，voltage distortion and system noise.

关键词

Keywords

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