适用于海上风电低频输电的模块化多电平矩阵变换器故障穿越控制策略

模块化多电平矩阵变换器（M3C）是海上风电分频输电系统（FFTS）的重要装置，M3C 的故障穿越是海上风电并网安全稳定运行的重要问题之一。本成果提出一种适用于海上风电低频输电中模块化多电平矩阵变换器的故障穿越控制策略，通过改变 M3C低频侧交流电压指令迫使风电场根据自身低电压穿越策略减少出力，从而调节 M3C 两侧功率平衡，且根据系统需求分为有功无功兼顾、有功优先、无功优先三种场景控制方案；M3C 工频侧采取有功平衡优先、剩余输出无功的控制策略以支撑网侧跌落电压。

图 1：风电场低频输电系统结构

图 2：海上风电低频输电系统中所提 M3C 故障穿越控制流程

图3：电网故障时在所提控制策略下系统的电压以及功率波形图

图 4：所提控制策略下 M3C 的子模块平均电容电压波形图

创新点

1、所提故障穿越控制策略，无需附加硬件和通信，且风电机组可维持常规故障穿越策略；充分利用 M3C 自身的控制能力实现故障穿越，并可满足有功无功兼顾、有功优先、无功优先三种系统需求。

2、当 M3C 低频侧电压随工频侧电压非等幅跌落时，利用模块电容电压可上升的裕度整定其参考指令，可实现不同控制要求：

①低频侧电压跌落小于工频侧，可在保证模块电容电压不超过阈值的同时传递更多有功，减少风机弃风；②低频侧电压跌落大于工频侧，可在实现模块电容电压稳定的前提下输出更多无功，为故障电网提供更多电压支撑。