Variable-voltage Operation Control Method for Wind Power System with Flexible Low-frequency Transmission

JIA Feng; WANG Qiming; ZHANG Yajun; FU Yang; YANG Xingang; ZHANG Xu; YUAN Ningqian

doi:10.7500/AEPS20240314006

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Variable-voltage Operation Control Method for Wind Power System with Flexible Low-frequency Transmission

Key Technologies for Offshore Wind Power System | 更新时间：2025-06-16

- Variable-voltage Operation Control Method for Wind Power System with Flexible Low-frequency Transmission
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 21, Pages: 38-48(2024)
- 作者机构：
  
  1.海上风电技术教育部工程研究中心（上海电力大学），上海市 200090
  2.上海电力大学电气工程学院，上海市 200090
  3.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海市 200437
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFB2401100);Shanghai Science and Technology Innovation Action Plan Project(22dz1206100);State Grid Shanghai Electric Power Company(52094022003Q)
- DOI：10.7500/AEPS20240314006
  CLC：
- Received：14 March 2024，
  
  Revised：2024-06-24，
  
  Published Online：14 September 2024，
  
  Published：10 November 2024
- 稿件说明：
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贾锋,王麒铭,张雅君等.基于柔性低频输电风电系统的变电压运行控制方法[J].电力系统自动化,2024,48(21):38-48.

JIA Feng,WANG Qiming,ZHANG Yajun,et al.Variable-voltage Operation Control Method for Wind Power System with Flexible Low-frequency Transmission[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(21):38-48.
贾锋,王麒铭,张雅君等.基于柔性低频输电风电系统的变电压运行控制方法[J].电力系统自动化,2024,48(21):38-48. DOI： 10.7500/AEPS20240314006.

JIA Feng,WANG Qiming,ZHANG Yajun,et al.Variable-voltage Operation Control Method for Wind Power System with Flexible Low-frequency Transmission[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(21):38-48. DOI： 10.7500/AEPS20240314006.

摘要

柔性低频输电因其在中远海风电送出场景下具备较优的送出经济性而受到越来越多的关注。现有的低频输电风电系统采用恒压恒频的交流电传输电能，是低频输电和变速恒频风电技术的简单组合，这种组合易于工程实现，但没有充分考虑电压变换自由度这一关键因素。文中提出一种基于柔性低频输电风电系统的变电压运行控制方法，通过动态调整输电电压以适应不同风速下的发电要求。在这种运行方式下，提出一种与之匹配的风电机组动态最小直流母线电压控制方法，并形成一种无DC/DC变流器的宽范围机组直流母线电压频率支撑技术。进一步，就变电压运行方式的暂态过调制问题和损耗影响开展了分析，论证了无过调制风险和总损耗不增反降的原因。最后，通过仿真验证了所提控制方法的可行性及其在系统损耗、故障暂态电流、电网频率支撑方面的优越性。

Abstract

Flexible low-frequency transmission has attracted more and more attention due to its superior transmission economy in the transmission scenario of medium- and far-offshore wind power. The existing wind power system with low-frequency transmission adopts constant-voltage and constant-frequency AC current to transmit electric power

which is a simple combination of low-frequency transmission and variable-speed constant-frequency wind power technology. This combination is easy to implement in engineering

but the key factor of the freedom degree of voltage conversion has not been fully considered. In this paper

a variable-voltage operation control method for the wind power system with flexible low-frequency transmission is proposed

which dynamically adjusts the transmission voltage to meet the power generation requirements with different wind speeds. In this operation mode

a matching dynamic minimum DC bus voltage control method for wind turbines is proposed

and a wide-range DC bus voltage frequency support technology is formed for units without DC/DC converters. Furthermore

the influence of variable-voltage operation mode on transient overmodulation problems and power loss is analyzed

and the reason why overmodulation will not occur and the reasons for the decreasing total loss are demonstrated. Finally

the feasibility and the superiority of the proposed control method in terms of system loss

fault transient current and grid frequency support are verified by simulation.

关键词

Keywords

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