[實(shí)用新型]海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220206525.7
• 申請(qǐng)日: 2012-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN202586373U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許樹楷;虞蒼璧;韓詩(shī)邈;李江濤;劉寶誠(chéng);趙麗娟;吳丹青;顧威;雷雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種輕型直流輸電系統(tǒng)，特別是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)能源資源與用電負(fù)荷分布的特殊性，成為發(fā)展遠(yuǎn)距離、大容量輸電的必然性。尤其是超過(guò)600km以上的遠(yuǎn)程輸電線路，采用直流輸電更加節(jié)能、降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的能源資源的合理開發(fā)、優(yōu)化配置，符合我國(guó)“西電東送”的國(guó)情。

隨著電力電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，輕型直流輸電技術(shù)日趨完善，在輸電能力和送電距離上已可和特高壓交流競(jìng)爭(zhēng)，并且相對(duì)于特高壓交流輸電技術(shù)，輕型直流輸電技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、輸送相同功率時(shí)，輕型直流輸電所用線材僅為交流輸電的2／3～l／2；

2、在電纜輸電線路中，輕型直流輸電沒(méi)有電容電流產(chǎn)生，而高壓交流輸電線路存在電容電流，引起損耗；

3、輕型直流輸電多使用地下電纜，使其對(duì)周圍環(huán)境沒(méi)有視覺(jué)上的影響，也沒(méi)有電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)，可見(jiàn)輕型直流輸電技術(shù)本身是極其環(huán)保的。并且在一些特殊場(chǎng)合，必須用電纜輸電，例如高壓輸電線經(jīng)過(guò)大城市時(shí)，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過(guò)海峽時(shí)，要用海底電纜；

4、直流輸電時(shí)，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行，而高壓交流輸電必須同步運(yùn)行；

5、直流輸電發(fā)生故障的損失比高壓交流輸電小。直流輸電中，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的高壓交流系統(tǒng)輸送短路電流，故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒(méi)有互連時(shí)一樣。

因此，輕型直流輸電作為一種經(jīng)濟(jì)、靈活、高質(zhì)量的輸電方式，能夠應(yīng)用于直流高壓輸電工程中，將取得良好的輸電及環(huán)保效益。目前現(xiàn)有技術(shù)中，輕型直流輸電還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，可順利實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)，具有成本低、直流電壓等級(jí)匹配靈活、諧波小等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，在海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)分別設(shè)有一臺(tái)大容量變流器，與直流輸電電纜相連接，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)；

所述海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器由移相變壓器和多個(gè)功率單元組成，移相變壓器原邊接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端，在副邊形成低壓交流電送入功率單元，功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電整流成穩(wěn)定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側(cè)輸出端級(jí)聯(lián)起來(lái)，形成高壓直流電壓輸出；

所述電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器由多個(gè)功率單元、LC濾波電路、變壓器組成，將所述功率單元的直流輸入側(cè)級(jí)聯(lián)起來(lái)再與直流輸電電纜連接，使每個(gè)功率單元承擔(dān)等分的直流電壓，功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將直流電壓逆變輸出低壓交流電，再將每個(gè)功率單元的交流輸出端經(jīng)過(guò)LC濾波電路接入變壓器副邊，再通過(guò)變壓器將交流電輸入電網(wǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的新穎性和創(chuàng)造性體現(xiàn)在:

1）與傳統(tǒng)型輕型直流輸電系統(tǒng)相比，采用功率單元級(jí)聯(lián)的型式，無(wú)需IGBT串聯(lián)，可靠性更高；

2）采用功率單元級(jí)聯(lián)方式，直流電壓等級(jí)匹配靈活，可根據(jù)用戶需求來(lái)選擇功率單元的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)；

3）兩端交流系統(tǒng)無(wú)需濾波電路，諧波小；

4）在中小型容量輸電系統(tǒng)中，成本相對(duì)較低。

附圖說(shuō)明

圖1是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)拓?fù)鋱D；

圖3是海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器的功率單元拓?fù)鋱D；

圖4是電網(wǎng)側(cè)的大容量變流器的功率單元拓?fù)鋱D；

圖5是功率單元單相PWM調(diào)制示意圖；

圖6是PWM調(diào)制原理及輸出波形。

具體實(shí)施方式

見(jiàn)圖1、圖2，海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的輕型直流輸電系統(tǒng)，包括兩個(gè)大容量變流器和直流輸電電纜組成，在海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)及電網(wǎng)側(cè)分別設(shè)有一臺(tái)大容量變流器，與直流輸電電纜相連接，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電傳輸與并網(wǎng)。

所述海上風(fēng)電場(chǎng)側(cè)的大容量變流器由移相變壓器和多個(gè)功率單元組成，移相變壓器原邊接入風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出端，在副邊形成低壓交流電送入功率單元，功率單元采用PWM脈寬調(diào)制技術(shù)將交流電整流成穩(wěn)定的直流電壓，最終將所有功率單元的直流側(cè)輸出端級(jí)聯(lián)起來(lái)，形成高壓直流電壓輸出。