海上风电经DR-MMC送出系统交流滤波器容量优化设计

王奕宁; 向往; 张浩博; 文劲宇

doi:10.7500/AEPS20251223003

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海上风电经DR-MMC送出系统交流滤波器容量优化设计

更新时间：2026-10-26

- 海上风电经DR-MMC送出系统交流滤波器容量优化设计
- Optimal Design of AC Filter Capacity in Offshore Wind Power Transmission System with Diode Rectifier and Modular Multilevel Converter
- 电力系统自动化 2026年页码：1-17
- 作者机构：
  
  1.强电磁技术全国重点实验室（华中科技大学），湖北省武汉市 430074
  2.华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074
  3.卡迪夫大学工程学院，卡迪夫 CF24 3AA，英国
- 作者简介：
  
  王奕宁(2000—)，女，博士研究生，主要研究方向：电力系统稳定性分析与控制。E-mail：wangyining0712@foxmail.com
  向往(1990—)，男，通信作者，教授，主要研究方向：柔性直流输电与海上风电并网技术。E-mail：xiangwang1003 @hust.edu.cn
  张浩博(1999—)，男，博士，主要研究方向：柔性直流输电系统的保护与控制。E-mail：zhanghaobo9902@foxmail.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重点项目资助(52237004)
- DOI：10.7500/AEPS20251223003
  中图分类号：
- 收稿：2025-12-23，
  
  修回：2026-04-08，
  
  网络首发：2026-09-03，
- 稿件说明：
移动端阅览
王奕宁,向往,张浩博等.海上风电经DR-MMC送出系统交流滤波器容量优化设计[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251223003.

WANG Yining,XIANG Wang,ZHANG Haobo,et al.Optimal Design of AC Filter Capacity in Offshore Wind Power Transmission System with Diode Rectifier and Modular Multilevel Converter[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251223003.
王奕宁,向往,张浩博等.海上风电经DR-MMC送出系统交流滤波器容量优化设计[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251223003. DOI：

WANG Yining,XIANG Wang,ZHANG Haobo,et al.Optimal Design of AC Filter Capacity in Offshore Wind Power Transmission System with Diode Rectifier and Modular Multilevel Converter[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20251223003. DOI：

摘要

海上风电经二极管整流器-模块化多电平换流器（DR-MMC）混合直流送出方案具有较好的运行性能和经济性，但由于二极管整流器会吸收大量无功功率且产生高频谐波，需在系统交流侧配置二极管整流器容量40%的交流滤波器，增大了海上平台的体积和建设成本。为此，可利用风电场中构网型风机的无功协调与电压支撑能力，对交流滤波器容量进行优化配置。在考虑构网型风机配置比例的基础上，计及换流器容量约束、系统谐波含量约束、小信号稳定性约束以及高/低电压穿越需求，分析交流滤波器容量变化对系统无功补偿、谐波抑制、稳定性及交直流故障特性的影响，提出了协调构网型风机比例的交流滤波器容量配置方法。最后，建立海上风电经DR-MMC混合直流送出系统电磁暂态模型和小信号模型，验证了所提方法的有效性。

Abstract

The offshore wind power hybrid DC transmission scheme with diode rectifier and modular multilevel converter (DR-MMC) exhibits good operational performance and economic efficiency. Since the diode rectifier absorbs a large amount of reactive power and generates high-frequency harmonics

it is necessary to configure AC filters with a capacity of 40% of the diode rectifier capacity on the AC side of the system

which increases the volume and construction cost of the offshore platform. Therefore

the reactive power coordination and voltage support capability of grid-forming wind turbines in the wind farm can be utilized to optimize the allocation of the AC filter capacity. Considering the allocation ratio of grid-forming wind turbines

and taking into account the converter capacity constraints

system harmonic content constraints

small-signal stability constraints

and high/low voltage ride-through requirements

the influence of AC filter capacity variation on system reactive power compensation

harmonic suppression

stability

and AC/DC fault characteristics is analyzed. An AC filter capacity allocation method coordinating the grid-forming wind turbine ratio is proposed. Finally

an electromagnetic transient model and a small-signal model of the offshore wind power hybrid DC transmission system with DR-MMC are established to verify the effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

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