[發明專利]基于中頻交流母線匯集的風電場直流輸電接入電網方法

有效

• 申請號: 201811617704.8
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109787277B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 宋強;李政軒;曾嶸;趙彪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種基于中頻交流母線匯集的風電場直流輸電接入電網方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)建立一個基于中頻交流母線匯集的風電場直流輸電接入電網系統，該風電場直流輸電系統包括N臺風機組(101)、N條中頻交流輸電線路(102)、中頻交流匯集母線(103)、換流站中頻升壓變壓器(104)、中頻模塊化多電平換流器(105)、直流輸電線路(106)、工頻高壓換流器(107)和工頻交流電網(108)；所述的N臺風機組(101)的三相中頻交流電壓輸出端分別與N條中頻交流輸電線路(102)的輸入端連接；所述N條中頻交流輸電線路(102)的輸出端并聯在一起連接到中頻交流匯集母線(103)，中頻交流匯集母線(103)與換流站中頻升壓變壓器(104)的輸入端連接，換流站中頻升壓變壓器(104)的輸出端與中頻模塊化多電平換流器(105)的三相中頻交流電壓輸入端連接，中頻模塊化多電平換流器(105)的直流電壓輸出端與直流輸電線路(106)的輸入端連接，直流輸電線路(106)的輸出端與工頻高壓換流器(107)的直流電壓輸入端連接，工頻高壓換流器(107)的三相工頻交流電壓輸出端與交流電網(108)連接；所述的N臺風機組(101)，每臺風機組包括風力發電機(201)、低頻整流器(202)、中頻電壓源變流器(203)和風機組中頻升壓變壓器(204)；所述的風力發電機(201)的三相低頻交流電壓輸出端與低頻整流器(202)的三相交流電壓輸入端連接，低頻整流器(202)的直流電壓輸出端與中頻電壓源變流器(203)的直流電壓輸入端連接，中頻電壓源變流器(203)的三相中頻交流電壓輸出端與風機組中頻升壓變壓器(204)的輸入端連接，風機組中頻升壓變壓器(204)的輸出端構成風機組的三相中頻交流電壓輸出端；所述的中頻模塊化多電平換流器(105)，包括三個上換流橋臂(301)、三個下換流橋臂(302)和兩組三臺橋臂電抗器(303)；所述的三個上換流橋臂(301)的三個負極端分別連接到第一組三臺橋臂電抗器LA1、LB1和LC1的一端，三個下換流橋臂的正極端分別連接到第二組三臺橋臂電抗器LA2、LB2和LC2的一端，第一組三臺濾波電抗器LA1、LB1、LC1的另一端分別與第二組三臺橋臂電抗器LA2、LB2和LC2的另一端連接后作為中頻模塊化多電平換流器的中頻交流三相線端A、B、C；所述的三個上換流橋臂的正極端連接到一起構成中頻模塊化多電平換流器的直流正極端DCP；所述的三個下換流橋臂的負極端連接到一起構成中頻模塊化多電平換流器的直流負極端DCN；所述的上換流橋臂和下換流橋臂的結構相同，由多個相同的子模塊采用串聯連接，形成換流橋臂的一個正極端+和一個負極端-；

(2)設定工頻交流電網頻率為f₁，設定中頻交流電力的頻率為f_n，f_n＝nf₁，n為中頻頻率倍數，n的取值為大于1的整數；

(3)將風電場中風機組的風力發電機(201)發出的三相低頻交流電壓經過低頻整流器(202)后轉換為直流電壓，使該直流電壓連接至中頻電壓源變流器(203)，將直流電壓轉換為頻率為f_n的三相中頻交流電壓，再將該三相中頻交流電壓連接至風機組中頻升壓變壓器(204)，得到風機組輸出的頻率為f_n的三相中頻中壓交流電力；

(4)多臺風機組的三相中頻中壓交流電力分別經過多條中頻交流輸電線路(102)輸送到中頻交流匯集母線(103)后，再輸送到一個換流站中頻升壓變壓器(104)，轉換得到頻率為f_n的三相中頻高壓交流電力；

(5)三相中頻高壓交流電力經過頻率為f_n的中頻模塊化多電平換流器(105)轉換為高壓直流電力；

(6)高壓直流電力經直流輸電線路(106)輸送到工頻高壓換流器(107)，轉換為三相工頻高壓交流電力，三相工頻高壓交流電力連接到頻率為f₁的工頻交流電網(108)中，使風電場直流輸電接入電網。