Broadband model construction for wind power transmission via MMC-HVDC considering time delay and harmonic stability analysis

Ge Benjun; Li Xiaohua; Li Shuyong; Chen Qinlei; Luo Yijie; Yu Jiang; Kong Fei

doi:10.16081/j.epae.202602023

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Broadband model construction for wind power transmission via MMC-HVDC considering time delay and harmonic stability analysis

KEY TECHNOLOGIES FOR WIDEBAND OSCILLATION ANALYSIS\, MONITORING\, AND CONTROL IN NEW TYPE POWER SYSTEMS | 更新时间：2026-09-24

- Broadband model construction for wind power transmission via MMC-HVDC considering time delay and harmonic stability analysis
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 10, Pages: 48-57(2026)
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东广州 510641
  2.直流输电技术全国重点实验室（南方电网科学研究院有限责任公司），广东广州 510663
  3.中国南方电网有限责任公司，广东广州 510663
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Basic and Applied Basic Research Foundation Offshore Wind Power Joint Fund Project of Guangdong Province(2024B1515250001);Basic and App-lied Basic Research Foundation General Project of Guangdong Province(2025A1515010058)
- DOI：10.16081/j.epae.202602023
  CLC： TM712
- Received：27 July 2025，
  
  Revised：2026-02-08，
  
  Online First：05 March 2026，
  
  Published：10 October 2026
- 稿件说明：
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戈本俊,李晓华,李书勇等.考虑时滞的风电经MMC-HVDC送出宽频模型构建及谐波稳定性分析[J].电力自动化设备,2026,46(10):48-57.

Ge Benjun,Li Xiaohua,Li Shuyong,et al.Broadband model construction for wind power transmission via MMC-HVDC considering time delay and harmonic stability analysis[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):48-57.
戈本俊,李晓华,李书勇等.考虑时滞的风电经MMC-HVDC送出宽频模型构建及谐波稳定性分析[J].电力自动化设备,2026,46(10):48-57. DOI： 10.16081/j.epae.202602023.

Ge Benjun,Li Xiaohua,Li Shuyong,et al.Broadband model construction for wind power transmission via MMC-HVDC considering time delay and harmonic stability analysis[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(10):48-57. DOI： 10.16081/j.epae.202602023.

摘要

新能源大规模并网导致电力系统谐波振荡问题日益突出，复杂系统特性加剧了宽频振荡风险。现有研究忽略了描述时滞的精度，难以准确评估宽频域内的谐波振荡。针对上述问题，以海上风电系统为研究对象，构建了一种考虑时滞的高精度宽频模型以评估其谐波稳定性。基于谐波状态空间（HSS）理论构建了考虑时滞的海上风电系统数学模型。进一步基于无穷小生成元处理时滞环节，提升了各个频段的计算精度，尤其是高频段的计算精度。仿真结果表明，所提方法能准确预测系统的谐波振荡特性。相较于现有方法，所提方法在时域非保守性、精确性和工程实用性方面均展现出显著优势。在此基础上，基于时滞稳定裕度定量分析了影响谐波不稳定的关键因素，发现控制器内环电流比例参数是诱发海上风电系统高频不稳定的主导因素，其结果为海上风电柔性直流输电系统的谐波振荡抑制提供了可靠的理论依据和技术支撑。

Abstract

The large-scale integration of renewable energy has led to increasingly prominent harmonic oscillation issues in power system，and the system complex characteristics further exacerbate the risk of broadband oscillation. Existing research often lacks accuracy in describing time delay，so it is difficult to precisely assess harmonic oscillation across a broad frequency range. To address this problem，an offshore wind power system is taken as the research object，and a high-precision broadband model incorporating time delay is developed to evaluate its harmonic stability. A mathematical model of the offshore wind power system considering time delay is established based on the theory of harmonic state space（HSS）. The time-delay components are then processed using the infinitesimal generator method，significantly improving computational accuracy across all frequency bands，particularly in the high-frequency range. Simulative results verify that the proposed method can accurately predict the system’s harmonic oscillation characteristics. Compared to the existing methods，the proposed method has obvious advantages in terms of time-domain non-conservatism，accuracy，and engineering practicality. Furthermore，based on the time-delay stability margin，a quantitative analysis is conducted to identify the key factors influencing harmonic instability. It is found that the proportional parameter of the inner-loop current controller is the dominant factor triggering high-frequency instability in offshore wind power systems. The results provide a reliable theoretical basis and technical support for suppressing harmonic oscillation in flexible DC transmission systems for offshore wind power.

关键词

Keywords

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