海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化

叶柏贤; 王学梅; 刘航; 廖芳群; 汪娟娟

doi:10.7500/AEPS20250106006

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海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化

海上风电系统关键技术 | 更新时间：2025-09-25

- 海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化
- Analysis and Optimization of Resonance Stability for MMC-HVDC and LCC-HVDC Hybrid Infeed System of Offshore Wind Power
- 电力系统自动化 2025年49卷第17期页码：68-80
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510641
  2.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司，广东省广州市 510663
- 作者简介：
  
  叶柏贤(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：高压直流输电系统稳定与控制。E-mail：1290127650@qq.com
  王学梅(1972—)，女，教授，博士生导师，主要研究方向：电力电子非线性及其在新能源领域的应用。E-mail：epxmwang@scut.edu.cn
  刘航（1992—），男，硕士，工程师，主要研究方向：电力系统分析、运行与控制。E-mail：berlinliu@foxmail.com
  汪娟娟(1974—)，女，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统稳定与控制、高压直流输电等。E-mail：epjjwang@scut.edu.cn
- 基金信息：
  
  智能电网重大专项（2030）资助项目(2024ZD0800905);广东省自然科学基金面上项目(2024A1515010050)
- DOI：10.7500/AEPS20250106006
  中图分类号：
- 收稿日期：2025-01-06，
  
  修回日期：2025-04-07，
  
  网络出版日期：2025-07-11，
  
  纸质出版日期：2025-09-10
- 稿件说明：
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叶柏贤,王学梅,刘航等.海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化[J].电力系统自动化,2025,49(17):68-80.

YE Baixian,WANG Xuemei,LIU Hang,et al.Analysis and Optimization of Resonance Stability for MMC-HVDC and LCC-HVDC Hybrid Infeed System of Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(17):68-80.
叶柏贤,王学梅,刘航等.海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统谐振稳定性分析及优化[J].电力系统自动化,2025,49(17):68-80. DOI： 10.7500/AEPS20250106006.

YE Baixian,WANG Xuemei,LIU Hang,et al.Analysis and Optimization of Resonance Stability for MMC-HVDC and LCC-HVDC Hybrid Infeed System of Offshore Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(17):68-80. DOI： 10.7500/AEPS20250106006.

摘要

当海上风电-柔直并网工程与常规直流工程受端落点距离相近时，将形成混合多馈入直流输电系统，而该类系统的谐振特性尚不清楚。为此，文中基于广义平均理论开发了电网换相换流器和模块化多电平换流器的传递函数计算模型。在此基础上，采用考虑频变分布特性的长距离直流输电线路谐波阻抗模型，依托实际工程的典型控制结构和实例参数，建立了海上风电-柔直与常规直流混合馈入系统的线性化频域模型。然后，推导出刻画系统稳定性的单输入-单输出等效交流导纳，并分析了系统的潜在谐振问题，探究了海上风电-柔直与常规直流送端系统、柔直换流站和常规直流换流站间的控制器交互影响，以及直流功率、联络线长度、换流站无功出力等对系统稳定性特征的影响。最后，提出一种基于交流电流反馈的阻抗重塑策略，并在PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真模型中验证了所提控制器的有效性。

Abstract

When the receiving-end landing point distance of the offshore wind power with modular multilevel converter based high voltage direct current (MMC-HVDC) grid-connection project is close to that of the line-commutated converter based high voltage direct current (LCC-HVDC) project

a hybrid multi-feed DC (HMIDC) transmission system is formed

but the resonant characteristics of this system are still unclear. To address this

this paper develops the transfer function calculation models for line-commutated converters (LCCs) and modular multilevel converters (MMCs) based on generalized average theory. On this basis

by adopting the harmonic impedance model of long-distance DC transmission lines considering the frequency variation distribution characteristics and relying on the typical control structures and case parameters of actual engineering

a linearized frequency-domain model of the MMC-HVDC and LCC-HVDC hybrid infeed system of offshore wind power is established. Then

the single-input single-output equivalent AC admittance characterizing the stability of the system is derived

and the potential resonance problem of the system is analyzed. The influence of controller interactions among the MMC-HVDC and LCC-HVDC transmission system of offshore wind power

flexible DC converter stations and conventional DC converter stations is explored. Additionally

the influence of DC power

tie-line length

and reactive power output of converter stations on the stability characteristics of the system is investigated. Finally

a impedance reshaping strategy based on AC feedback is proposed

and the effectiveness of the proposed controller is verified in the electromagnetic transient simulation model of PSCAD/EMTDC.

关键词

Keywords

references

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