Low-frequency Transmission Scheme for Offshore Wind Power Based on Active Modular Multilevel Matrix Converter

Yingjie TANG; Zheren ZHANG; Zheng XU

doi:10.7500/AEPS20210712007

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Low-frequency Transmission Scheme for Offshore Wind Power Based on Active Modular Multilevel Matrix Converter

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Low-frequency Transmission Scheme for Offshore Wind Power Based on Active Modular Multilevel Matrix Converter
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 8, Pages: 113-122(2022)
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20210712007
  CLC：
- Received：12 July 2021，
  
  Revised：2021-11-09，
  
  Published Online：24 March 2022，
  
  Published：25 April 2022
- 稿件说明：
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唐英杰,张哲任,徐政.基于有源型M3C矩阵变换器的海上风电低频送出方案[J].电力系统自动化,2022,46(8):113-122.

TANG Yingjie,ZHANG Zheren,XU Zheng.Low-frequency Transmission Scheme for Offshore Wind Power Based on Active Modular Multilevel Matrix Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(8):113-122.
唐英杰,张哲任,徐政.基于有源型M3C矩阵变换器的海上风电低频送出方案[J].电力系统自动化,2022,46(8):113-122. DOI： 10.7500/AEPS20210712007.

TANG Yingjie,ZHANG Zheren,XU Zheng.Low-frequency Transmission Scheme for Offshore Wind Power Based on Active Modular Multilevel Matrix Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(8):113-122. DOI： 10.7500/AEPS20210712007.

摘要

提出一种基于有源型模块化多电平矩阵变换器(M3C矩阵变换器)的低频交流输电方案，可减轻一侧工频或低频交流系统故障对另一侧交流系统产生的影响。首先，对有源型M3C的拓扑结构进行介绍，并推导了有源型M3C的数学模型。然后，基于所建立的数学模型设计有源型M3C的控制系统，提出低频交流输电系统故障隔离策略和储能单元荷电状态均衡控制策略。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建基于有源型M3C的海上风电低频送出系统电磁暂态仿真模型，对不同类型交流系统故障与储能单元荷电状态平衡过程等典型工况进行仿真测试，验证所提方案的有效性。

Abstract

A low-frequency AC (LFAC) transmission scheme based on the active modular multilevel matrix converter (M3C) is proposed

which can reduce the influence of faults occurring at one side of the low frequency or power frequency AC system on the other side. First

the topology of the active M3C is introduced

and the mathematical model of the active M3C is derived. Then

based on the derived mathematical model

a control system of the active M3C is designed

and the fault isolation strategy of the LFAC transmission system as well as the state of charge (SOC) balance control strategy of the energy storage unit is proposed. Finally

an electromagnetic-transient simulation model of the low-frequency transmission system based on the active M3C for offshore wind power is built in PSCAD/EMTDC. Simulation tests are carried out for typical working conditions such as different kinds of AC system faults and the SOC balance process of the energy storage unit

and the effectiveness of the proposed scheme is verified.

关键词

Keywords

references

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