[發(fā)明專利]基于IGCT、LCC、IGBT器件的海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111146194.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN113922415B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春華;郭小江;申旭輝;孫栩;湯海雁;趙瑞斌;潘霄峰;秦猛;李錚;付明志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙迪

本公開提出一種基于IGCT、LCC、IGBT器件的海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，包括：海上送端換流站和陸上受端換流站，海上送端換流站包括基于IGCT電流源型的第一換流器和基于LCC電流源型的第二換流器，用于將海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并向陸上受端換流站輸送；陸上受端換流站包括基于IGBT電壓源型的第三換流器，用于將海上送端換流站輸送的直流電轉(zhuǎn)換為交流電并輸送至陸上交流電網(wǎng)，送端采用半控器件LCC與全控器件IGCT相互配合，LCC中單個(gè)晶閘管容量大，可以降低采用全控器件時(shí)的電力電子器件需求，降低海上平臺(tái)重量，有助于實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電平價(jià)化送出，且IGCT全控的特點(diǎn)可助力LCC無(wú)源啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電平穩(wěn)送出，受端采用IGBT技術(shù)成熟可靠，可應(yīng)對(duì)交流故障。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IGCT、LCC、IGBT器件的海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著海上風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模化開發(fā)和布局逐步從近海走向遠(yuǎn)海，傳統(tǒng)HVAC技術(shù)應(yīng)用逐漸遇到瓶頸，一般采用高壓直流輸電HVDC技術(shù)。

相關(guān)技術(shù)中，海上送端和陸上受端一般均采用電壓源型柔性直流輸電技術(shù)，但是，采用該方式存在整體造價(jià)偏高、海上平臺(tái)體積重量偏大、施工安裝困難等技術(shù)問(wèn)題。此外，當(dāng)海上風(fēng)電輸送容量大時(shí)，換流站采用單個(gè)換流器結(jié)構(gòu)面臨電壓等級(jí)高、電流幅值大的要求，這對(duì)直流海纜、換流閥等海上核心裝備提出了更為苛刻的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于IGCT、LCC、IGBT器件的海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

本申請(qǐng)第一方面實(shí)施例提出了一種基于IGCT、LCC、IGBT器件的海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，包括：海上送端換流站，和與海上送端換流站連接的陸上受端換流站，海上送端換流站包括基于IGCT電流源型的第一換流器和基于LCC電流源型的第二換流器，用于將海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并向陸上受端換流站輸送；陸上受端換流站包括基于IGBT電壓源型的第三換流器，用于將海上送端換流站輸送的直流電轉(zhuǎn)換為交流電并輸送至陸上交流電網(wǎng)。

一些實(shí)施例中，基于IGCT電流源型的第一換流器采用定交流母線電壓控制策略和定頻率控制策略，基于LCC電流源型的第二換流器采用定直流電流控制策略。

一些實(shí)施例中，基于IGBT電壓源型的第三換流器采用定直流電壓控制策略和定交流母線電壓控制策略。

一些實(shí)施例中，海上風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)在啟動(dòng)的過(guò)程中，陸上受端換流站對(duì)第三換流器的電容進(jìn)行充電，在電容充滿電的情況下，第三換流器啟動(dòng)定直流電壓控制策略，建立直流電壓；第一換流器啟動(dòng)定交流母線電壓控制策略，建立海上交流母線電壓，第二換流器啟動(dòng)定直流電流控制策略。

一些實(shí)施例中，在海上風(fēng)電場(chǎng)的功率降低的情況下，第二換流器的定直流電流控制策略的電流整定值根據(jù)海上風(fēng)電場(chǎng)的功率進(jìn)行調(diào)整，并且在第二換流器的輸送功率處于滿發(fā)狀態(tài)時(shí)，海上風(fēng)電場(chǎng)的剩余功率通過(guò)第一換流器進(jìn)行傳輸。

一些實(shí)施例中，第一換流器和第二換流器的輸送功率之和等于第三換流器的接收功率。

一些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括：第一升壓變壓器，設(shè)置于第一換流器和海上風(fēng)電場(chǎng)之間；第二升壓變壓器，設(shè)置于第二換流器和海上風(fēng)電場(chǎng)之間；第一升壓變壓器和第二升壓變壓器配置用于將海上風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)生的交流電進(jìn)行升壓處理。

一些實(shí)施例中，基于IGCT電流源型的第一換流器包括三個(gè)閥臂，閥臂均采用若干個(gè)IGCT串聯(lián)二極管結(jié)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成，并且第一換流器中IGCT數(shù)量與第一換流器的輸送功率相關(guān)。

一些實(shí)施例中，基于IGBT電壓源型的第三換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為以下任一項(xiàng)：半橋型子模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)、全橋子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、半橋與全橋子模塊混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。