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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

2.2.3 APC 换流站控制器参数优化设计 开始
以 图 2 所 示 的 VSC-MTDC 系 统 为 例 ， 分 析
计算VSC-MTDC系统功率不平衡量ΔP dc
APC 换 流 站 控 制 器 参 数 的 设 置 流 程 ， 研 究 VSC-
MTDC 系统在极端异常工况下的安全运行能力，
其直流系统方程可表述为 获取
APC换流站的最大调节容量
P = [U][Y]U （19） ΔP dcmax , ΔP dcmax >ΔP dc ?
式 中 ： [U] (n–1)×(n–1) =diag[U dc2 , U dc3 , U dc4 , ···, U dcn–1 ]， 否
为由直流侧电压组成的对角矩阵。 是
确认系统运行模式并执行容量校验
由图 5 与图 6 可知，当 VSC 与 1 VSC 设置为
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直流电压控制模式时，参数 U dcmi n 与 U mi n 对控制 动态计算APC控制器参数U dcmin 及U min
策略的实现至关重要，其具体计算流程如下。
1）U mi n 参数计算。U mi n 为下垂控制的起始电 重置参数
压，需根据 APC 换流站在正常工况下的最低直流 结束

电压确定，即风电场出力为零且 APC 换流站输出
图 7 APC 换流站控制器参数计算流程
最大功率。在共享控制模式下，其值可通过直流
Fig. 7 Calculation procedure for controller parameters of
潮流计算确定，同时需预留直流电压安全裕度， APC converter station
其表达式为

U min = U ∗ （20） 3 仿真验证
min −U dcε
式 中 ： U ∗ 为 通 过 潮 流 计 算 得 到 的 直 流 电 压 ；
min 通过 PSCAD/EMTDC 仿真平台建立海上风电经
U dc ε 为直流电压安全裕度。 五端 VSC-MTDC 系统，如图 8 所示，用于验证提
在优先级控制模式（如 VSC 优先模式）下， 出的计及异常工况的主从协调分层控制策略。该五
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VSC 的直流电压下限值 U mi n 可通过式（20）实 端 系统包含 个交流电网并网换流器
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现 ， 此 时 VSC 需 与 VSC 的 直 流 电 压 上 限 共 同 VSC-MTDC 4
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（VSC 、VSC 、VSC 和 3 VSC ）以及 1 个 WFVSC
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整定。
（VSC ）。设置 VSC 作为主换流站，正常情况
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2）U n 参数计算。U n 参数为下垂控制的
dcmi dcmi 下维持直流电压恒定控制；VSC 为辅助换流站，
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退 出 电 压 阈 值 。 在 共 享 控 制 模 式 下 ， 换 流 器 的
协 助 直 流 电 压 调 节 ； VSC 和 3 VSC 为 4 APC 换 流
U dcmi n 参 数 直 接 决 定 直 流 不 平 衡 功 率 的 分 配 关 站，异常工况下需切换至下垂控制；VSC 为海上
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系。根据式（15）及式（16），可得 APC 换流器
风电场并网换流站。
的控制特性为

 ( ) L 13
 (U dcmini1 −U dcli1 )

U dci1 = f p (P i )− P refi1 +U mini1


 (P refi1 − P maxi1 )

VSC 1 VSC 3
 L 34
 (U dcmini2 −U dcli2 ) ( ) L 14


U dci2 = f p (P i )− P refi2 +U mini2


(P refi2 − P maxi2 )
（21） VSC 4
L 45
式中：f ( ) 为功率限幅函数。 L 25
p
根 据 式 （ 21） 推 导 可 完 成 控 制 器 参 数 的 整 VSC 2 VSC 5
定，在此基础上，VSC 优先模式下，U dcmi n 参数 图 8 海上风电经五端 VSC-MTDC 系统
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的选取需考虑为 VSC 预留控制裕度。为确保控 Fig. 8 Offshore wind power integration via a five-
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terminal VSC-MTDC system
制安全性，该裕度应参考实际工程需求且不宜设
置过小。此处将额定直流电压的 3% 设置为 VSC 仿真初始阶段，设置 VSC —VSC 的额定有功
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直流电压控制的安全裕度，控制器参数计算流程 容量分别为 500 MW、500 MW、250 MW、200 MW
如图 7 所示。 及 400 MW。直流电缆长度为：L =L =L =60 km；
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