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张雅君等：面向高比例新能源接入的海上风电场多端柔直并网控制策略 2026 年第 4 期

协调分层控制策略，针对高比例新能源接入场景， 底高压直流电缆及接口 VSC 将海上风电场与陆上
考虑系统运行中的复杂变化，通过融合电压裕度 交流电网相连接，其结构如图 1 所示。双向 DC-DC
与电压下垂控制，基于换流站动态特性提出主辅 换流器用于连接具有不同直流电压等级的高压直
换流站协调控制方法，有效应对新能源波动对直 流网络，从而实现网络间有功功率的交换。
流电压的影响。同时，基于直流功率波动量与换
流站调节能力的动态分层控制方法，可在异常扰
动下维持有功功率均衡分配，适应新能源出力的 海上风 WFVSC 1 GSVSC 1
陆上负载1
电集群1
不确定性。此外，建立的换流站动态参与策略及 ··· ···
参数整定方法，能实现正常及异常工况下换流站 MTDC
系统
投运数量的自适应调节，有效抑制新能源接入引 海上风 WFVSC j GSVSC j 陆上负载j
电集群j ··· ···
起的换流站功率波动，改善直流电压动态调节特性。
所提策略有效解决高比例新能源接入下直流电压
海上风 WFVSC m GSVSC n
动态性能受限、动态功率偏差累积等关键痛点， 电集群m 陆上负载n
为高比例新能源接入场景下海上风电场多端柔直并
U dref
a
网系统的稳定运行提供了可靠保障，对推动海上 + − + i dmax
PI
U dc
风电大规模开发与高效利用具有一定的现实意义。 i dmin i dref
P ref
b + 触发
针对 MTDC 系统在异常工况下传统控制策略 + − 电流 dq SV 信号
P 内环 PWM
存在的实时性差、故障影响范围大、功率偏差抑 Q ref PI 控制 abc
+ i qmax
制难等问题，本文提出一种适用于异常工况下面 Q −
i qref
i qmin
向高比例新能源接入的海上风电场 VSC-MTDC 并 U sref PI
+
网控制策略，主要工作如下。 −
U s

1） 提出一种面向高比例新能源接入的主从
图 1 海上 VSC-MTDC 系统模型
协调 VSC-MTDC 系统控制策略，改进传统固定换
Fig. 1 Model of offshore VSC-MTDC system
流站的功率分配模式，提出基于直流功率波动幅
值与换流站调节能力的定有功功率（active power 风电场侧换流器（wind farm voltage source con-
control，APC）换流站控制方法，结合多换流站控 verter，WFVSC）为风电场提供交流电源，故需采
制提升系统动态响应性能。 用交流电压与频率控制策略，以稳定公共连接点
2） 结合异常工况下直流功率波动量幅值及 （ point of common coupling， PCC） 处 的 电 压 幅 值
换流站最大调节能力，动态设定不同优先级控制 与频率，从而确保最大功率注入 MTDC 系统。电网
阈值，有效提升系统实时控制能力。融合电压裕 侧换流器（grid side voltage source converter，GSVSC）
度控制与下垂控制的优势，构建分级功率支撑架 负责控制直流电压，其采用如图 1 所示的控制策
构，通过主辅换流站协同与 APC 站动态切换，解 略。换流器控制系统包含外环直流电压/功率调节
决传统策略在功率大范围波动时的电压失稳问题。 模块与内环 PWM 调制信号生成单元 [28] 。下垂控
3） 选择 MTDC 系统内 APC 换流站参与调节数量， 制算法主要集成于外环控制层，负责向电流内环
调整与主从协调多端并网控制策略协同的 APC 控制 输出基准指令信号。内环控制器通过实时追踪外
器参数，将异常工况影响范围严格限制于最小区域。 环参考量，对换流器工作电流及传输功率实施闭

环调节。
1 海上风电经 VSC-MTDC 并网的协同控 VSC-MTDC 控 制 系 统 的 双 环 控 制 架 构 如 图 1
制策略 所 示 ， 图 1 中 ： U dre f 为 直 流 电 压 参 考 值 ； P re f 与
Q f 为有功及无功功率指令参考值；U f 为交流电
re sre
1.1 海上风电经 VSC-MTDC 并网模型 压参考值。同时，电流参数 i dmax 、i qmax 、i dmin 、i qmin
在海上 VSC-MTDC 系统中，直流网络通过海 分别约束了 VSC 在 dq 旋转坐标系下电流分量的

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