Improved LADRC Based Sub-synchronous Oscillation Suppression Strategy for Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator

CAO Jiongqiong; ZHANG Damin; ZENG Hanchao; ZHANG Qiang; YAO Wenxi

doi:10.20204/j.sp.2025.04008

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Improved LADRC Based Sub-synchronous Oscillation Suppression Strategy for Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator

更新时间：2025-10-22

- Improved LADRC Based Sub-synchronous Oscillation Suppression Strategy for Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator
- Vol. 53, Issue 4, Pages: 62-70(2025)
- 作者机构：
  
  1. 厦门市高端电力装备及智能控制重点实验室,福建,厦门,361024
  2. 厦门理工学院电气工程与自动化学院,福建,厦门,361024
  3. 浙江大学电气工程学院,浙江,杭州,310007
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.04008
  CLC：
- Published：2025
- 稿件说明：
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曹炯琼,张达敏,曾汉超,张强,姚文熙.基于改进型LADRC的直驱风机次同步振荡抑制策略[J].智慧电力,2025,53(4):62-70.

doi:10.20204/j.sp.2025.04008
曹炯琼,张达敏,曾汉超,张强,姚文熙.基于改进型LADRC的直驱风机次同步振荡抑制策略[J].智慧电力,2025,53(4):62-70. DOI： 10.20204/j.sp.2025.04008.

doi:10.20204/j.sp.2025.04008 DOI：

摘要

为抑制直驱风机（D-PSMG）并网引起的次同步振荡（SSO）问题，提出一种网侧变流器电流内环改用改进型线性自抗扰控制（LADRC）的抑制策略。首先建立D-PSMG数学模型，分析LADRC抑制SSO的原理及不足。在此基础上，在线性扩张状态观测器（LESO）中增加超前相位环节，提高LESO扰动观测能力；同时引入模糊控制与线性误差反馈率（LSEF）结合，提高控制器适应性。然后对改进型LADRC的性能进行分析，结果表明，改进型LADRC在中低频段的扰动抑制能力增强。最后，仿真与半实物验证表明，相较传统LADRC，改进型LADRC具备更强鲁棒性和稳态性能，并网电流THD由2.83%降至1.34%，且有效抑制SSO。

Abstract

To address sub-synchronous oscillation （SSO） issues caused by grid-connected direct-drive permanent magnet synchronous generators （D-PMSGs）， this study proposes a suppression strategy that replaces the current inner loop of the grid-side converter with an improved linear active disturbance rejection control （LADRC）. First， a mathematical model of the D-PMSG is established， and the principles and limitations of LADRC in SSO suppression are analyzed. Building on this， a phase-lead compensation link is introduced into the linear extended state observer （LESO） to enhance its disturbance observation capability. Simultaneously， fuzzy control is integrated with the linear state error feedback （LSEF） to improve the controller adaptability. The performance of the improved LADRC is then analyzed， demonstrating its enhanced disturbance suppression capability in the mid-low frequency bands. Finally， simulations and hardware-in-the-loop （HIL） simulation verify that the improved LADRC outperforms traditional LADRC in robustness and steady-state performance. The total harmonic distortion （THD） of the grid-connected current is reduced from 2.83% to 1.34%， and SSO is effectively suppressed.

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