适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统及其方法，在海上风电场通过直流环节再经过逆变并入电网时，利用电力电子设备中的IGBT的在各时刻可任意开通和关断的能力，将IGBT并联到直流电缆的线路中去，灵活的调节直流电缆的电阻的阻值，从而改善直流电压下垂曲线的性能。本发明专利技术所达到的有益效果：本系统不必通过调整网侧逆变器的脉宽调制指数来调节直流电压的大小，避免了引起交流网侧的功率波动，以及由此带来的一系列问题；本发明专利技术中IGBT在直流电压波动时开始触发导通，在直流电压稳定时触发关断，控制灵活，避免了在电压调整好后长时间使用小容量的电缆而引起电缆故障的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统及其方法。
技术介绍
随着能源危机的到来，人们把目光逐渐的投向了新能源，海上的风能由于其受风区的风速均匀，风速比陆地上大的特点越来越多的引起了人们的关注。当海上风电场并入电网的容量越大，考虑到海上风电场离陆地的距离，此时将海上风能经过直流环节输入到内地电网是一个比较经济的选择。随着海上风能并入电网的容量越大，由风速的随机性导致的机组的出力的波动往往会引起网侧逆变器的电压波动，如何在风电机组出力波动时维持网侧的直流电压稳定成为了当下研究的重点。传统的电压下垂控制由于受制于直流电缆的固定阻值，无法像图2那样轻易的提高调节的电压的性能。当直流电缆的电阻比较大时，一旦海上风电场的出力波动时，网侧的直流电压将会波动的很严重。因此，研究更好的调节电压的方法是很有意思的。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统及其方法，解决现有技术中一旦海上风电场的出力波动时，网侧的直流电压将会波动的很严重的问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统，该系统由海上风电场经过变压器接入整流换流站，再经过直流电缆连接到岸上的逆变换流站，最后接入岸上的交流电网，其特征是，所述直流电缆线路上均匀并联有若干个IGBT，所有的IGBT之间相互独立。一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制方法，其特征是，当海上风电场发出的功率随着风速随机改变时，输入到直流电缆的电流Idc发生变化，根据电流Idc的实时量控制IGBT导通的数目k来保持海上风电场接入直流侧整流器的电容电压的稳定，其中UWF_dc为海上风电场接入直流侧整流器的电容电压，UGS_dc海上风电场经过直流电缆输入电网后网侧的逆变器直流电容的电压，R为接入系统的直流电缆的电阻，k为接入系统的IGBT的数量。进一步地，导通IGBT的方式通过控制每个IGBT的脉冲触发信号完成。本专利技术所达到的有益效果：本系统不必通过调整网侧逆变器的脉宽调制指数来调节直流电压的大小，避免了引起交流网侧的功率波动，以及由此带来的一系列问题；本专利技术中IGBT在直流电压波动时开始触发导通，在直流电压稳定时触发关断，控制灵活，避免了在电压调整好后长时间使用小容量的电缆而引起电缆故障的问题。附图说明图1是用IGBT控制直流电缆电阻的示意图；图2是通过改变直流电缆的电阻后，相应的各种电压下垂曲线。图3是一种海上风电场经过直流环节输入内地的整体示意图。图中附图标记的含义：1-IGBT，2-海上风电场，3-变压器，4-整流侧换流站，5-直流电缆，6-逆变侧换流站，7-岸上等效电源。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本系统的整体示意图如图3所示该系统由海上风电场经过变压器接入一个整流换流站，再经过直流电缆连接到岸上的逆变换流站，然后再接入岸上的交流电网，中间直流环节的具体操作方式如图1所示，在直流电缆每段下面都并联一个可控关断的IGBT在海上风电场的风速几乎没有变化时，此时风电场发出的有功功率几乎没有波动，网侧逆变器上的电容电压无需调节就可以维持恒定，此时每段电阻下的IGBT均不用发出触发导通信号。本系统利用电力电子设备中的IGBT的在各时刻可任意开通和关断的能力，将IGBT并联到直流电缆的线路中去，灵活的调节直流电缆的电阻的阻值，从而改善直流电压下垂曲线的性能。当海上的风速变化变大时，此时风电场发出的有功功率会有较大的波动，此时通过控制每个IGBT的脉冲触发信号使得一定数量的IGBT导通，那么与它并联的电阻将被短路，从而直流电缆总的电阻值会变小，相应的直流电压下垂曲线的会从图2的直线①逐渐由②变成直线③。需要导通触发的IGBT的数量K根据来大致的确定。当风电场发出的有功功率随着风速变化时，由它引起的电流Idc的改变均不会引起UGS_dc的大幅度改变。本专利技术提出的改进的应用于海上风电场并网的直流电压下垂控制方法很好的在风电场发出的有功功率波动时抑制了网侧逆变器电容的直流电压的波动。在直流电压调节的时候，由于直流电缆的电阻变的较小导致了电缆上的电流会变大，长时间以这种方式运行将会对电缆造成不利影响，所以当直流电压被调节到一个合理的范围时，此时对那些导通的IGBT发出关断信号，恢复到功率没有波动时直流电缆的情况。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统，该系统由海上风电场经过变压器接入整流换流站，再经过直流电缆连接到岸上的逆变换流站，最后接入岸上的交流电网，其特征是，所述直流电缆线路上均匀并联有若干个IGBT，所有的IGBT之间相互独立。

【技术特征摘要】
1.一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统，该系统由海上风电场经过变压器接入整流换流站，再经过直流电缆连接到岸上的逆变换流站，最后接入岸上的交流电网，其特征是，所述直流电缆线路上均匀并联有若干个IGBT，所有的IGBT之间相互独立。2.基于权利要求1所述的一种适用于海上风电场并网的直流电压下垂控制系统的控制方法，其特征是，当海上风电场发出的功率随着风速随机改变时，输入到直流电缆的电流Idc发生变化，根据电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，张鹏，马贵东，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32