[發(fā)明專利]海上風(fēng)電模塊、海上風(fēng)電系統(tǒng)及海上風(fēng)電系統(tǒng)的控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010740964.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN112039114A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查鯤鵬;郭高朋;燕翚;楊岳峰;李蘭芳;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電普瑞電力工程有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/18;H02M7/5387
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

本發(fā)明公開了一種海上風(fēng)電模塊、海上風(fēng)電系統(tǒng)及海上風(fēng)電系統(tǒng)的控制方法，所述海上風(fēng)電模塊包括：風(fēng)電場(chǎng)、接觸器S_DR、二極管整流器DR、電壓源換流器VSC、旁路開關(guān)S_b和隔離開關(guān)S_i；所述風(fēng)電場(chǎng)的一端通過所述接觸器S_DR與所述二極管整流器DR的交流側(cè)相連，所述風(fēng)電場(chǎng)的另一端與所述電壓源換流器VSC的交流側(cè)相連；所述電壓源換流器VSC的直流側(cè)與所述隔離開關(guān)連接，所述隔離開關(guān)和所述旁路開關(guān)并聯(lián)；所述旁路開關(guān)的一端與所述二極管整流器的直流側(cè)串聯(lián)，所述旁路開關(guān)的另一端與相鄰所述海上風(fēng)電模塊中二極管整流器的直流側(cè)串聯(lián)。本發(fā)明中二極管整流器和電壓源換流器采用串聯(lián)的連接方式，省去了集中式的大型海上平臺(tái)以及交流集電線路，降低了海上平臺(tái)的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力變換技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海上風(fēng)電模塊、海上風(fēng)電系統(tǒng)及海上風(fēng)電系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

據(jù)研究顯示，海上可開采的風(fēng)能資源大約是陸地風(fēng)電的N倍；而且海上風(fēng)電離沿海負(fù)荷中心很近，沒有遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯栴}，更容易消納。因此，豐富的海上風(fēng)能資源正在等待著被開發(fā)，海上風(fēng)電場(chǎng)將成為下一個(gè)迅速發(fā)展的能源市場(chǎng)，而海上風(fēng)電設(shè)備也將會(huì)迎來爆發(fā)式的增長(zhǎng)。目前，高昂的建造成本，高故障率以及高昂的維護(hù)成本是海上風(fēng)電發(fā)展的重要制約因素，但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，以及示范工程的穩(wěn)步推進(jìn)，海上風(fēng)電的成本在逐年降低。

由于電纜容性電流的影響，對(duì)于遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電，直流輸電是唯一可行的輸電方式，目前投運(yùn)的遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電均采用交流匯集直流傳輸?shù)姆绞剑@種方式需要建造昂貴的大型海上平臺(tái)，用于放置高壓大容量的變壓器和變流器，從而造成建設(shè)成本高，維護(hù)工作量大，損耗大。

有學(xué)者提出采用二極管整流器替代MMC作為海上換流器，但是二極管整流器會(huì)產(chǎn)生無功和諧波，不能為風(fēng)電場(chǎng)提供啟動(dòng)功率，也不能控制海上交流電網(wǎng)的電壓。因此，需要外加一個(gè)小容量的電壓源換流器解決基于二極管整流器直流輸電的海上風(fēng)電中存在的上述問題，即現(xiàn)有的基于二極管整流高壓直流輸電的海上風(fēng)電系統(tǒng)中，需要電壓源換流器提供交流系統(tǒng)電壓、補(bǔ)償無功功率和濾除電流諧波的作用。而現(xiàn)有的基于二極管整流高壓直流輸電的海上風(fēng)電系統(tǒng)中，電壓源換流器的成本較高，體積和重量較大，造成海上平臺(tái)的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種海上風(fēng)電模塊包括：風(fēng)電場(chǎng)、接觸器S_DR、二極管整流器DR、電壓源換流器VSC、旁路開關(guān)S_b和隔離開關(guān)S_i；

所述風(fēng)電場(chǎng)的一端通過所述接觸器S_DR與所述二極管整流器DR的交流側(cè)相連，所述風(fēng)電場(chǎng)的另一端與所述電壓源換流器VSC的交流側(cè)相連；

所述電壓源換流器VSC的直流側(cè)與所述隔離開關(guān)S_i連接，所述隔離開關(guān)S_i和所述旁路開關(guān)S_b并聯(lián)；

所述旁路開關(guān)S_b的一端與所述二極管整流器DR的直流側(cè)串聯(lián)，所述旁路開關(guān)S_b的另一端與相鄰所述海上風(fēng)電模塊中二極管整流器DR的直流側(cè)串聯(lián)。

優(yōu)選的，所述電壓源換流器VSC包括：三個(gè)上橋臂和三個(gè)下橋臂；

三個(gè)上橋臂的一端連接到一起作為電壓源換流器VSC的直流側(cè)正極，三個(gè)下橋臂的一端連接到一起作為電壓源換流器VSC的直流側(cè)負(fù)極；

所述三個(gè)上橋臂的另一端與所述三個(gè)下橋臂的另一端分別相連，作為電壓源換流器VSC的交流側(cè)。

優(yōu)選的，所述上橋臂和下橋臂均包括橋臂電感L和多個(gè)子模塊SM；

所述橋臂電感L和多個(gè)子模塊SM串聯(lián)。

優(yōu)選的，所述子模塊SM包括：四個(gè)IGBT和一個(gè)電容C_sm；