模塊化多電平矩陣變換器（M3C）是海上風(fēng)電分頻輸電系統(tǒng)（FFTS）的重要裝置，M3C 的故障穿越是海上風(fēng)電并網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要問題之一。本成果提出一種適用于海上風(fēng)電低頻輸電中模塊化多電平矩陣變換器的故障穿越控制策略，通過改變 M3C低頻側(cè)交流電壓指令迫使風(fēng)電場根據(jù)自身低電壓穿越策略減少出力，從而調(diào)節(jié) M3C 兩側(cè)功率平衡，且根據(jù)系統(tǒng)需求分為有功無功兼顧、有功優(yōu)先、無功優(yōu)先三種場景控制方案；M3C 工頻側(cè)采取有功平衡優(yōu)先、剩余輸出無功的控制策略以支撐網(wǎng)側(cè)跌落電壓。

圖 1：風(fēng)電場低頻輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖 2：海上風(fēng)電低頻輸電系統(tǒng)中所提 M3C 故障穿越控制流程

圖3：電網(wǎng)故障時在所提控制策略下系統(tǒng)的電壓以及功率波形圖

圖 4：所提控制策略下 M3C 的子模塊平均電容電壓波形圖

創(chuàng)新點

1、所提故障穿越控制策略，無需附加硬件和通信，且風(fēng)電機組可維持常規(guī)故障穿越策略；充分利用 M3C 自身的控制能力實現(xiàn)故障穿越，并可滿足有功無功兼顧、有功優(yōu)先、無功優(yōu)先三種系統(tǒng)需求。

2、當(dāng) M3C 低頻側(cè)電壓隨工頻側(cè)電壓非等幅跌落時，利用模塊電容電壓可上升的裕度整定其參考指令，可實現(xiàn)不同控制要求：

①低頻側(cè)電壓跌落小于工頻側(cè)，可在保證模塊電容電壓不超過閾值的同時傳遞更多有功，減少風(fēng)機棄風(fēng)；②低頻側(cè)電壓跌落大于工頻側(cè)，可在實現(xiàn)模塊電容電壓穩(wěn)定的前提下輸出更多無功，為故障電網(wǎng)提供更多電壓支撐。