[發(fā)明專(zhuān)利]一種遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211130336.0
• 申請(qǐng)日: 2022-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115528727A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許烽;陸翌;黃曉明;陸承宇;裘鵬;陳騫;倪曉軍;丁超;鄭眉;謝浩鎧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38;H02J3/36;H02J3/48;H02M7/483
• 代理公司: 浙江翔隆專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 瞿浩明

本發(fā)明公開(kāi)了一種遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)，包含海上二極管平臺(tái)、海上MMC平臺(tái)、海上濾波器、直流海纜和岸上MMC平臺(tái)；海上風(fēng)電中頻交流系統(tǒng)經(jīng)海上濾波器與海上二極管平臺(tái)和海上MMC平臺(tái)所在的交流匯集母線(xiàn)相連，海上二極管平臺(tái)和海上MMC平臺(tái)成并聯(lián)連接方式，經(jīng)直流海纜后，與岸上MMC平臺(tái)相連。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了有功潮流在二極管換流閥和MMC之間的靈活調(diào)節(jié)；通過(guò)潮流優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)了海上平臺(tái)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；通過(guò)直流電壓耦合的海上交流電壓前饋控制，保障二極管持續(xù)運(yùn)行特性，減少了因電流過(guò)零可能導(dǎo)致的過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源輸送技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

為了加大對(duì)遠(yuǎn)海風(fēng)能的利用，探索新型的風(fēng)電并網(wǎng)模式成為當(dāng)前主要研究對(duì)象。

海上風(fēng)電傳統(tǒng)交流匯集交流送出的方式受限于交流海纜輸送距離受限，一般只能實(shí)現(xiàn)70公里以?xún)?nèi)的海上風(fēng)電并網(wǎng)。隨著輸電距離的增加，直流輸電技術(shù)和低頻輸電技術(shù)開(kāi)始逐漸受到了重視。

為進(jìn)一步降低遠(yuǎn)海風(fēng)電匯集送出的投資成本，現(xiàn)有學(xué)者們提出一種將二極管換流閥和模塊化多電平換流閥(MMC)并聯(lián)混合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠有效減少M(fèi)MC的容量和成本，提升海上直流平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。但是，由于二極管換流閥不具有可控性，其功率大小需要通過(guò)MMC的協(xié)調(diào)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，但目前所有的研究，都未有效涉及這部分內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)及其控制方法，其通過(guò)MMC對(duì)海上電力系統(tǒng)交流電壓的有效控制，實(shí)現(xiàn)有功潮流在二極管換流閥和MMC之間的靈活調(diào)節(jié)；利用二極管運(yùn)行損耗更低的特點(diǎn)，通過(guò)潮流優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；通過(guò)直流電壓耦合的海上交流電壓前饋控制，保障二極管持續(xù)運(yùn)行特性，減少因電流過(guò)零可能導(dǎo)致的過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)，其包含海上二極管平臺(tái)、海上MMC平臺(tái)、海上濾波器、直流海纜和岸上MMC平臺(tái)；

海上風(fēng)電中頻交流系統(tǒng)經(jīng)海上濾波器與海上二極管平臺(tái)和海上MMC平臺(tái)所在的交流匯集母線(xiàn)相連，海上二極管平臺(tái)和海上MMC平臺(tái)成并聯(lián)連接方式，經(jīng)直流海纜后，與岸上MMC平臺(tái)相連。

進(jìn)一步地，所述海上風(fēng)電中頻交流的頻率選為100～400Hz。

進(jìn)一步地，所述的海上二極管平臺(tái)由一個(gè)或多個(gè)三相六脈動(dòng)不控整流橋組合構(gòu)成，每個(gè)橋臂均由若干個(gè)二極管串并聯(lián)組成。

本發(fā)明還提供上述遠(yuǎn)距離風(fēng)電混合直流送出系統(tǒng)的控制方法，其內(nèi)容如下：所述的岸上MMC平臺(tái)采用定直流電壓和定無(wú)功功率控制方式，為混合直流送出系統(tǒng)維持穩(wěn)定的直流電壓，并為岸上交流電網(wǎng)提供無(wú)功電壓調(diào)節(jié)手段；所述的海上MMC平臺(tái)用于為海上風(fēng)電中頻交流系統(tǒng)和海上二極管構(gòu)建穩(wěn)定的交流電壓和頻率，采用無(wú)源構(gòu)網(wǎng)控制器。

進(jìn)一步地，所述的無(wú)源構(gòu)網(wǎng)控制器由外環(huán)控制器、內(nèi)環(huán)控制器和附加控制器三部分組成；通過(guò)附加控制器得到d軸電壓參考值u_sdr，輸入至外環(huán)控制器；通過(guò)外環(huán)控制器得到d軸電流參考值i_sdr和q軸電流參考值i_sqr，同時(shí)輸入至內(nèi)環(huán)控制器；通過(guò)內(nèi)環(huán)控制器得到MMC輸出電壓d軸參考值u_dr和q軸參考值u_qr；最后通過(guò)dq/abc變換和最近電平逼近調(diào)制技術(shù)，對(duì)海上MMC平臺(tái)施加子模塊IGBT觸發(fā)脈沖，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電中頻交流系統(tǒng)有效的構(gòu)網(wǎng)控制。