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完成单位：华中科技大学，浙江大学

主要完成人：胡家兵，徐海亮，朱东海，林新春，邹旭东，胡胜，周诗颖，孙丹，康勇，贺益康

项目亮点

建立了风机正负序协同理论，解决了不对称故障下风机多重应力的形成机理不明、抑制规律不清、控制方法不足等科学难题，为风机故障穿越奠定理论基础。

项目介绍

风电机组故障穿越失败导致大面积连锁脱网，给电力系统安全带来严峻挑战，严重制约风电大规模开发利用。不对称故障下，风机脱网的直接原因是电磁转矩、直流电压和交流电流等多重应力超标，其形成机理及调控方法是国际电机与电力电子学科交叉的研究前沿。在国家自然科学基金、973计划等项目资助下，历经十多年持续攻关，建立了风机正负序协同理论，解决了不对称故障下风机多重应力的形成机理不明、抑制规律不清、控制方法不足等科学难题，为风机故障穿越奠定了理论基础。主要科学发现如下：

1. 揭示了风机应力演化的形成机理。发现了负序电压扰动对电磁转矩、直流电压和交流电流等风机应力的作用机制，建立了能精确描述风机应力演化规律的解析模型，攻克了风机转矩、电压、电流等多重应力形成机理不清的障碍。

2. 建立了正负序多自由度协同理论。发现了正负序电流指令对风机多重应力的影响规律，提出了机-网侧变流器正/负序、交/直轴电流的多自由度协同新机制，解决了风机转矩、电压和电流等多重应力协同抑制的理论难题。

3. 提出了不对称故障穿越控制方法。探明了负序引起的锁相抖动机理和电流无静差调节的电路本质，提出了基于谐振式锁相环的比例-积分-谐振控制方法，实现了正负序电流指令的精确快速跟踪，推动了正负序协同理论用于工程实践，解决了风机故障穿越控制难题。

8篇代表作他引1494次，其中1篇连续10年入选ESI高被引论文，1篇获国际权威期刊IEEE TEC最佳论文奖。提出的正负序协同理论与故障穿越控制方法已在禾望、艾默生等风电龙头企业产品中成功转化并应用，解决了风机穿越不对称故障的“卡脖子”技术难题，经济和社会效益显著。

项目图片

项目完成单位

华中科技大学作为项目第一完成单位，组织项目团队，聚焦风电机组正负序协同理论与故障穿越方法，进行了长期科研攻关，取得了基础性、系统性和原创性的成果，突破了风机不对称故障穿越多重应力的形成机理不清、抑制机制不明和调节手段匮乏等国际性难题，有力地推动了风电并网控制技术的进步，并促进了电力电子和电机学科的融合发展。在该领域同行中公认度高、影响力大。主要贡献包括：

（1）发现了负序电压对风机多重应力的作用机制，建立了能精确描述风机应力演化规律的解析模型，攻克了风机多重应力形成机理不清的障碍；

（2）发现了正负序指令对风机多重应力的影响规律，创建了机-网侧变流器正负序多自由度协同新机制，解决了不对称故障下多重应力协同抑制的难题；

（3）探明了负序引起的锁相抖动机理和电流无静差调节的电路本质，提出了正负序电流统一控制架构，攻克了风机故障穿越控制难题。

浙江大学作为项目主要完成单位，是国内最早开展大型风机控制技术的高校（研究机构）之一。学校高度重视服务国家能源战略，致力于推动国家能源转型发展，组织项目团队，围绕风电机组正负序协同调控理论，开展了长期科研攻关，取得了一系列原创性的研究成果。主要包括：

（1）在风机应力演化机理分析方面，创建了风机瞬时功率/电磁转矩与正负序电压/电流之间的解析模型，发现了负序分量对转矩二倍频波动的作用规律；

（2）在风机多重应力协同抑制方面，提出了机-网侧变流器正/负序、交/直轴电流的多自由度协同新机制，为风机多重应力协同抑制提供理论基础；

（3）在风机不对称故障穿越控制方面，提出了基于比例-积分-谐振（PI-R）的风机正/负序电流统一调控方法，推动了正负序协同理论用于工程实际。

第一完成人简介

胡家兵

教授 华中科技大学

胡家兵，华中科技大学教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，IET Fellow，IEC SC8A JWG5工作组召集人。2004年和2009年在浙江大学获学士和博士学位，2009年至2011年在Sheffield大学从事博士后研究。研究兴趣包括电力电子化电力系统稳定与控制、大规模并网可再生能源发电装备与控制、多尺度复杂系统理论等，研究工作先后获得了国家“万人计划”青年人才项目、国家优秀青年科学基金项目、教育部“长江学者计划”青年学者项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目与联合基金重大类集成项目等资助。以第一/通讯作者发表SCI论文100余篇、H指数41，出版专著3本，以第一完成人获中国电源学会特等奖、中国电工技术学会一等奖等。目前承担IEEE Trans. Energy Conversion（TEC）、IET Renewable Power Generation(RPG)和电力系统自动化等期刊的编委工作，多次担任IEEE/IET、中国电机工程学报等期刊的特约专题主编，2016-2021连续6年入选爱思维尔中国高被引学者（电气与电子工程学科领域）。