1 项目简介

基于电压源型换流器的柔性直流输电技术可以独立快速控制有功功率，提供无功支撑，在此基础上发展的风电场多端直流输电系统是实现风电场群与主网稳定联结的有效方式。在此背景下，本课题研究了多端柔性直流输电风电并网系统的换流站运行控制、拓扑形式、等值建模及协调控制等关键技术问题。

2 主要研究内容

本课题针对柔性直流输电换流站的模块化多电平换流器（MMC）。分析了载波移相调制的谐波本质；提出电容电压分层平衡控制方案；分别给出MMC交直流侧启动预充电方法，实现换流器平稳快速恒流充电；研究并提出降低电容电压波动的方法；提出换流器子模块的冷备用冗余机制；论证了MMC的有源与无源环流抑制方法；前瞻性地研究了MMC作为直流输电分接装置与直流潮流控制器的原理及应用前景。

为提高柔性直流输电系统换流站功率等级，本课题研究了换流站并联运行控制技术。提出基于零矢量前馈的并联换流器环流控制方法，提高系统可靠性，减小电流纹波；分析三相不平衡对环流特性影响，提出不平衡分量补偿方法。本课题从系统层面研究了多端直流输电系统拓扑和控制。提出了新型多端直流输电系统拓扑，提高了风电场并网效率；提出基于自适应下垂调节的功率协调控制，改善换流站间功率分配效率；研究系统中直流振荡机理及抑制方法，改善动态稳定性。

为解决风电场群通过多端柔性直流系统接入大电网面临的协调控制问题，本课题提出多端柔性直流系统的复合主站型控制策略、风电升频控制策略和降压降载协调控制策略，提系统稳定性和故障穿越能力。

此外，本课题还研究了适用于功率控制分析、低压穿越能力分析和直流侧故障分析的多端直流输电风电场等值方法，提出变参数等值建模方法，给出风电场内最易脱网运行机组判定指标和故障条件下分群等值方法。

3 研究成果及转化

本课题已发表论文77篇，SCI检索20篇，EI检索53篇。申请发明专利20项，获得授权11项。培养和毕业博士生12人，硕士生26人。相关成果已被应用于国家电网公司、南方电网公司、西门子公司、上海新时代公司相关项目以及国家科技部科技支撑计划项目。

4 相关平台

模块化多电平换流器样机

多端柔性直流输电平台