Improved Islanded Operation and Black-start Strategy of Offshore Wind Power Transmission System with Current Source Converter

YAO Chenhao; XIONG Xiaoling; FENG Dingteng; LI Xiaobo; ZHAO Chengyong

doi:10.7500/AEPS20240303001

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Improved Islanded Operation and Black-start Strategy of Offshore Wind Power Transmission System with Current Source Converter

Application Research | 更新时间：2025-09-25

- Improved Islanded Operation and Black-start Strategy of Offshore Wind Power Transmission System with Current Source Converter
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 16, Pages: 153-165(2025)
- 作者机构：
  
  新能源电力系统全国重点实验室（华北电力大学），北京市 102206
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Joint Funds of National Natural Science Foundation of China(U23B20119)
- DOI：10.7500/AEPS20240303001
  CLC：
- Received：03 March 2024，
  
  Revised：2024-05-30，
  
  Published Online：04 September 2024，
  
  Published：25 August 2025
- 稿件说明：
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姚辰昊,熊小玲,冯定腾等.CSC海上风电送出系统的改进型孤岛运行与黑启动策略[J].电力系统自动化,2025,49(16):153-165.

YAO Chenhao,XIONG Xiaoling,FENG Dingteng,et al.Improved Islanded Operation and Black-start Strategy of Offshore Wind Power Transmission System with Current Source Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(16):153-165.
姚辰昊,熊小玲,冯定腾等.CSC海上风电送出系统的改进型孤岛运行与黑启动策略[J].电力系统自动化,2025,49(16):153-165. DOI： 10.7500/AEPS20240303001.

YAO Chenhao,XIONG Xiaoling,FENG Dingteng,et al.Improved Islanded Operation and Black-start Strategy of Offshore Wind Power Transmission System with Current Source Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(16):153-165. DOI： 10.7500/AEPS20240303001.

摘要

电流源换流器(CSC)海上风电送出系统具有功率密度高和能够给无源网络供电等优势，具有良好的应用前景。但现有方案存在三大问题：需要大量通信、黑启动不经济和风电机组无功功率易过载。为此，文中提出了一种改进型孤岛运行与黑启动策略。首先，基于灵敏度分析，提出了无需通信的CSC与风电机组协同控制海上交流电压幅值和频率的方法；接着，提出利用LC滤波器作为无功负载，送端CSC与受端CSC协同建立海上交流电压的方法；之后，分析了系统启动时直流电压对风电机组无功功率过载的影响，提出了无功功率优化策略；然后，基于PSCAD对上述策略进行仿真验证；最后，从复杂度、可行性和成本3个方面对CSC方案和二极管整流单元方案展开讨论。分析结果表明了改进型孤岛运行与黑启动策略的有效性。

Abstract

The offshore wind power transmission system with the current source converter (CSC) has the advantages of high power density and the ability to supply power to a passive network

which has a good application prospect. However

the existing scheme has three major problems: it requires a lot of communication

the black start is uneconomical

and the reactive power of the wind turbine is prone to overload. In this paper

an improved islanded operation and black-start strategy is proposed. Firstly

based on the sensitivity analysis

a cooperative control method of AC voltage amplitude and frequency by CSC and wind turbine without communication is proposed. Secondly

by using the LC filter as the reactive load

a method for establishing offshore AC voltage through cooperation between the sending-end CSC and the receiving-end CSC is proposed. Thirdly

the effect of DC voltage on reactive power overload of wind turbines during system start-up is analyzed

and the reactive power optimization strategy is proposed. The above strategies are verified by simulation based on PSCAD. Finally

the CSC scheme and the diode rectifier unit scheme are discussed from three aspects of complexity

feasibility and cost. The analysis results show that the improved islanded operation and black-start strategy is effective.

关键词

Keywords

references

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