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经DRU-HVDC送出的海上风电场汇集网电气调节特性分析及集群构网控制策略
Electrical Regulation Characteristics Analysis and Cluster Grid-Forming Control Strategy for Offshore Wind Farms Integrated via DRU-HVDC
| 作者 | 于浩天 · 蔡旭 · 杨仁炘 · 杨明扬 · 汤广福 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 6 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | PFC整流 构网型GFM 下垂控制 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 构网型风电场 直流送出方案 构网控制策略 DRU节点特性拟合 宽频交互稳定性 |
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基于构网型风电场与二极管不控整流单元（DRU）的低成本直流送出方案是远海风电开发的研究热点。针对现有构网控制策略在控制率设计、结构改造及同步机理方面的不足，本文提出采用电压/功率因数节点表征DRU基频功率特性，并结合BP神经网络拟合其换流与多重化特性。通过节点-潮流关系揭示风电汇集网的等效负荷特性、电压频率构建机制及对控制率的设计要求，进而提出一种基于锁相环与频率-无功下垂的网侧变换器集群构网控制策略，完善下垂增益设计与机组同步机理，并利用阻抗法分析其宽频稳定性。PSCAD/EMTDC仿真验证了建模精度与控制策略有效性。
基于构网型风电场与二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)的低成本直流送出方案是目前大规模远海风电开发的热点问题.风电机组的构网控制策略是该送出方案的关键,针对现有风机构网策略控制率设计原理不完善、控制结构改造难度大、缺乏同步机理分析等问题,提出使用电压/功率因数节点来刻画DRU的基频功率特性,并利用BP-神经网络实现考虑换流特性及多重化后的DRU节点特性拟合.在此基础上,通过节点-潮流关系揭示风电汇集网络的等效负荷特性、电压/频率构建机理和对风电机组控制率设计的要求.进而提出一种基于锁相环与频率-无功下垂实现自同步的机组网侧变换器集群构网控制策略,完善下垂增益的设计和机组间的同步机理,并采用阻抗法分析验证所提控制策略在系统不同工况的宽频交互稳定性.最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证分析建模的准确性和构网控制策略的有效性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的构网型变流器技术具有重要参考价值。文中提出的基于锁相环与频率-无功下垂的集群构网控制策略，可直接应用于ST系列储能变流器和大型储能系统的并网控制。特别是其BP神经网络拟合整流特性的方法，有助于优化PowerTitan系统的PFC整流控制。下垂增益设计与同步机理分析对提升SG系列光伏逆变器的构网能力具有启发。该技术可提高阳光电源产品在弱电网、离网场景下的并网性能，增强产品竞争力。建议在储能和光伏产品线重点推进相关技术创新。