[發明專利]一種遠海風電場拓撲結構及其控制方法

有效

• 申請號: 201910918490.6
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110635468B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 文勁宇;左文平;周猛;向往;倪斌業;蔡普成
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;格瑞美科技（武漢）有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種遠海風電場拓撲結構的控制方法，其特征在于，包括：

采用一種遠海風電場拓撲結構，其包括：多個海上直流風機，多個海上交流風機，組合型換流器；

所述組合型換流器的第一直流端口通過第一限流電抗器連接至第一直流電纜，再通過所述第一直流電纜連接至每個所述海上直流風機；交流端口通過交流電纜連接至每個所述海上交流風機；第二直流端口通過第二限流電抗器連接至第二直流電纜，再通過所述第二直流電纜外接至岸上換流站，用于同時匯集海上直流風機和海上交流風機送出的能量并用高壓直流的形式外送至所述岸上換流站；

所述組合型換流器包括：第一換流單元，第二換流單元，以及第三換流單元，分別用于實現交流電與直流電之間的相互轉換；

第一換流單元的正極直流母線連接至第二換流單元的負極直流母線，第一換流單元的負極直流母線連接至第三換流單元的正極直流母線；第一換流單元的正、負極直流母線構成所述第一直流端口；第二換流單元的正極直流母線與第三換流單元的負極直流母線構成所述第二直流端口；第一換流單元、第二換流單元、第三換流單元的交流母線分別連接公共交流母線，所述公共交流母線作為所述交流端口；

所述第二換流單元和/或所述第三換流單元包括：一個不可控整流器或電壓源換流器，一個或多個換流變壓器，以及一個旁路開關；

每個所述換流變壓器的一個繞組連接至所述公共交流母線，其它繞組連接至所述不可控整流器或電壓源換流器的交流端口；

所述不可控整流器或電壓源換流器的正、負極直流母線為其對應換流單元的正、負極直流母線，所述旁路開關跨接在所述不可控整流器或電壓源換流器的正、負極直流母線上，用于在該換流單元發生故障時閉合，以將該換流單元旁路；

所述不可控整流器為十二脈波不可控整流器或六脈波不可控整流器；

所述換流變壓器為三相三繞組換流變壓器、三相雙繞組換流變壓器、單相三繞組換流變壓器或單相雙繞組換流變壓器；

在所述遠海風電場拓撲結構運行時，所述海上直流風電場發出的電能在所述組合型換流器內部的流向路徑有兩條：一部分電能P_DR直接通過所述第二換流單元和所述第三換流單元流向岸上換流站，另一部分電能P_VSC先后通過所述第一換流單元、所述公共交流母線之后，再進一步流向所述第二換流單元和所述第三換流單元，最終流向岸上換流站；

根據所述遠海風電場拓撲結構中所有海上直流風機送出的總有功功率P_dc和所有海上交流風機送出的總有功功率P_ac，通過控制所述組合型換流器的第二直流端口的直流電壓大小E₂與所述組合型換流器的第一直流端口的直流電壓大小E₁的比例，使得組合型換流器傳輸的總有功功率恒小于P_dc+P_ac，以降低系統運行時第一換流單元的容量和損耗。

2.根據權利要求1所述的一種遠海風電場拓撲結構的控制方法，其特征在于，E₁和E₂滿足：

3.根據權利要求1所述的一種遠海風電場拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述拓撲結構還包括：接地系統和濾波系統；

所述接地系統，連接所述第一直流端口、所述第二直流端口和所述交流端口三者中的任意一個，用于給所述組合型換流器提供接地點；

所述濾波系統，連接至所述公共交流母線，用于抑制所述公共交流母線上的電壓諧波或電流諧波。

4.根據權利要求1所述的一種遠海風電場拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述第一換流單元包括交流變壓器以及一個或多個電壓源換流器，當有多個電壓源換流器時，多個電壓源換流器之間串聯組合、并聯組合或串并聯組合，用于增大電壓源換流器的輸送容量；

所述交流變壓器的一側繞組與電壓源換流器的交流側連接，另一側繞組連接至所述公共交流母線，用于實現所述電壓源換流器與所述公共交流母線間的電氣隔離及匹配所述電壓源換流器的交流端口電壓與所述公共交流母線的電壓。