基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略

李辉; 张博; 杜炜; 罗曼丹; 黄汉琦; 张浩

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1327

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基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略

更新时间：2026-01-08

- 基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略
- 基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略
- 太阳能学报 2025年46卷第12期页码：725-734
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1327
  中图分类号： TM614
- 网络出版：2026-01-07，
  
  纸质出版：2025
- 稿件说明：
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李辉, 张博, 杜炜, 等. 基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略[J]. 太阳能学报, 2025,46(12):725-734.

李辉, 张博, 杜炜, et al. 基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略[J]. 2025, 46(12): 725-734.
李辉, 张博, 杜炜, 等. 基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略[J]. 太阳能学报, 2025,46(12):725-734. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1327.

李辉, 张博, 杜炜, et al. 基于虚拟阻抗与功率指令优化的构网型永磁风电机组故障穿越控制策略[J]. 2025, 46(12): 725-734. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1327.

摘要

针对构网型永磁风电机组并网系统在电网故障下的故障电流和暂态失稳问题

提出基于有功功率指令与虚拟阻抗调节的构网型永磁同步风电机组（GFM-WTPMSG）故障穿越控制策略。首先

建立基于虚拟同步控制的构网型永磁同步风电机组数学模型;然后

依据故障电流阈值和暂态功角稳定约束

针对不同电网电压跌落深度

提出基于功率指令优化与自适应虚拟阻抗调节的控制策略;最后

对不同功率指令及虚拟阻抗值对故障穿越性能与暂态稳定性的影响进行仿真

并基于RT-LAB硬件在环仿真平台进行验证。结果表明

所提控制策略可有效降低故障电流、提高并网系统暂态稳定性

实现构网型永磁同步风电机组故障穿越能力的提升。

Abstract

The grid-connected system of grid-based permanent magnet wind turbines has the problems of fault current and transient instability under the condition of grid fault

and the traditional grid-based fault ride-through control strategy is difficult to apply

which makes it difficult to maintain the operation of the grid before and after the fault. To this end

a fault ride-through control strategy for grid-forming permanent magnet synchronous wind turbine grid-forming wind turbine permanent magnet synchronous generator（GFM-WTPMSG） based on active power command and virtual impedance adjustment was proposed. Firstly

a mathematical model of grid-forming permanent magnet synchronous wind turbine based on virtual synchronous control was established. Then

according to the fault current threshold and transient power angle stability constraints

the control strategy under different grid voltage drop depths was proposed based on power command optimization and adaptive virtual impedance adjustment. Finally

the effects of different power commands and virtual impedances on the transient stability were simulated

and verified based on the RT-LAB hardware-in-the-loop simulation platform

the results show that the proposed control strategy can effectively reduce the fault current to the threshold range and improve the transient stability of the grid-connected system

and realize fault ride-through under the control of the grid-based structure.

关键词

Keywords

references

许诘翊, 刘威, 刘树, 等. 电力系统变流器构网控制技术的现状与发展趋势[J]. 电网技术, 2022, 46(9): 3586-3595.

谢小荣, 贺静波, 毛航银, 等. “双高” 电力系统稳定性的新问题及分类探讨[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(2): 461-475.

WANG G Y, FU L J, HU Q, et al.Transient synchronization stability of grid-forming converter during grid fault considering transient switched operation mode[J]. IEEE transactions on sustainable energy, 2023, 14(3): 1504-1515.

张蝶, 李雨龙, 袁旭峰, 等. 基于VSG控制的SOP低电压穿越控制策略[J]. 电网与清洁能源, 2022, 38(9): 45-54, 64.

王盼宝, 王鹏, 李珅光, 等. 电网故障下构网型逆变器动态限流控制策略[J]. 高电压技术, 2022, 48(10): 3829-3837.

刘航, 王跃, 刘永慧, 等. 基于定量设计虚拟阻抗的VSG低电压穿越策略[J]. 高电压技术, 2022, 48(1): 245-256.

李清辉, 葛平娟, 肖凡, 等. 基于功角与电流灵活调控的VSG故障穿越方法研究[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(7): 2071-2080, 2387.

王雪梅, 王艺博, 刘雨桐, 等. 基于虚拟电抗的主动支撑型新能源机组低电压穿越控制方法[J]. 电网技术, 2022, 46(11): 4435-4444.

郑涛, 王子鸣, 邹芃蓥. 基于相位跳变补偿的虚拟同步发电机低电压穿越控制策略研究[J]. 电网技术, 2023, 47(1): 100-108.

张余余, 赵晋斌, 李芬, 等. 基于功角动态补偿的VSG故障穿越方法研究[J]. 电网技术, 2021, 45(9): 3667-3673.

尚磊, 胡家兵, 袁小明, 等. 电网对称故障下虚拟同步发电机建模与改进控制[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(2): 403-412.

郑涛, 王子鸣, 邹芃蓥, 等. 电网对称短路故障时虚拟同步机电流解析计算及影响因素分析[J]. 电网技术, 2023, 47(4): 1460-1475.

杨旭红, 杨一矜, 潘宇, 等. 基于RBF-LADRC的虚拟同步发电机控制策略[J]. 太阳能学报, 2024, 45(3): 319-325.

朱作滨, 孙树敏, 丁月明, 等. 基于VSG的低电压穿越控制策略研究[J]. 太阳能学报, 2024, 45(2): 376-383.

LIANG X D, ANDALIB-BIN-KARIM C, LI W X, et al. Adaptive virtual impedance-based reactive power sharing in virtual synchronous generator controlled microgrids[J]. IEEE transactions on industry applications, 2021, 57(1): 46-60.

XIONG X L, WU C, BLAABJERG F.Effects of virtual resistance on transient stability of virtual synchronous generators under grid voltage sag[J]. IEEE transactions on industrial electronics, 2021, 69(5): 4754-4764.

XIE Q, ZHENG Z X, XIAO X Y, et al.Synchronization stability constrained SFCL-based fault ride-through strategy for PMSG[J]. IEEE transactions on applied superconductivity, 2024, 34(8): 5601905.

杨效, 曾成碧, 苗虹, 等. 优化虚拟同步发电机惯量和阻尼的自适应控制策略[J]. 太阳能学报, 2023, 44(11): 495-504.

LI M X, SHU S R, WANG Y, et al.Analysis and improvement of large-disturbance stability for grid-connected VSG based on output impedance optimization[J]. IEEE transactions on power electronics, 2022, 37(8): 9807-9826.

高长伟, 黄翀阳, 郑伟强, 等. 虚拟阻抗制动可再生能源机组低电压穿越控制[J]. 电力系统保护与控制, 2023, 51(10): 142-152.

姜卫同. 考虑电流限幅控制的组网型逆变器暂态稳定分析及其控制策略改进[D]. 杭州: 浙江大学, 2022.

ZHANG H B, XIANG W, LIN W X, et al.Grid forming converters in renewable energy sources dominated power grid: control strategy, stability, application, and challenges[J]. Journal of modern power systems and clean energy, 2021, 9(6): 1239-1256.

FU S Q, SUN Y, LI L, et al.Power oscillation suppression in multi-VSG grid by adaptive virtual impedance control[J]. IEEE systems journal, 2022, 16(3): 4744-4755.

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