直流输电系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种直流输电系统，包括：至少一个直流风机串联阵列，每个直流风机串联阵列包括多个串联的直流风机；柔性直流输电线路，包括正直流输电线路和负直流输电线路，其中，每个直流风机串联阵列的第一台套直流风机的正母线端口与正直流输电线路电气连接，每个直流风机串联阵列的最后一台套直流风机的负母线端口与负直流输电线路电气连接；换流站，正直流输电线路和负直流输电线路连接到换流站；换流变压器，连接在换流站与交流电网之间。通过配置至少一个直流风机串联阵列，可直接输出高电压等级的直流电，也就不必建造海上升压站，可降低直流输电系统的建造成本和施工难度，满足海上风电的经济性要求。满足海上风电的经济性要求。满足海上风电的经济性要求。

【技术实现步骤摘要】
直流输电系统


[0001]本技术涉及风力发电
，具体涉及一种直流输电系统。

技术介绍

[0002]现有基于交流风机的海上柔性直流输电系统如图1所示，主要包括海上交流风机阵列1
’
、交流汇集线路2
’
、海上升压站3
’
、海上柔性直流输电线路4
’
、海上受端换流站5
’
、换流变压器6
’
、交流电网7
’
组成。其中，海上交流风机阵列1
’
由多个交流风机11
’
组成，海上升压站3
’
包括海上升压变压器31
’
和海上送端换流站32
’
，海上柔性直流输电线路4
’
包括正直流输电线路41
’
、负直流输电线路42
’
两部分。
[0003]柔性直流输电作为新一代直流输电技术，具有常规直流无法比拟的技术优势。柔直输电通过直流方式并网，无需风电场与所连接的交流电网7
’
保持同步；采用以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)为代表的全控型器件，能够独立的控制换流器的无功功率，为风电场提供动态无功支撑；柔性直流输电具有良好的故障穿越性能，能够最大限度地隔离风电场和并网交流电网7
’
故障时的相互影响，没有换相失败的风险，减小了交流风机11
’
因低压脱网的概率。柔性直流输电占地面积小，适合海上风电场的应用，能够在风电场发生严重故障时，为风电场母线充电实现故障后的快速恢复。综合以上优点，柔性直流输电技术已成为海上风电并网的最佳选择。
[0004]然而受限于海上交流风机阵列1
’
的并联方式，必须通过海上集中的升压站，才能实现高压直流输电。如前所述，海上升压站3
’
包括海上升压变压器31
’
、海上送端换流站32
’
两部分。海上升压站3
’
建造成本高，施工难度大，经济性差，已经不适合海上风电的经济性要求。

技术实现思路

[0005]因此，本技术的目的在于提供一种直流输电系统，以解决如何满足海上风电的经济性要求的问题。
[0006]根据本技术的一方面，提供一种直流输电系统，所述直流输电系统包括：至少一个直流风机串联阵列，每个直流风机串联阵列包括多个串联的直流风机；柔性直流输电线路，包括正直流输电线路和负直流输电线路，其中，每个直流风机串联阵列的第一台套直流风机的正母线端口与所述正直流输电线路电气连接，每个直流风机串联阵列的最后一台套直流风机的负母线端口与所述负直流输电线路电气连接；换流站，所述正直流输电线路和所述负直流输电线路连接到所述换流站；换流变压器，连接在所述换流站与交流电网之间。
[0007]可选地，所述直流风机包括顺序连接的叶轮、发电机、机侧整流器、机侧逆变器、升压变压器、网侧整流器、直流母线电容、直流变换器和旁路开关。
[0008]可选地，所述直流风机包括顺序连接的叶轮、齿轮箱、发电机、升压变压器、网侧整流器、直流母线电容、直流变换器和旁路开关。
[0009]可选地，所述直流变换器为单相全桥单元，并且包括多个开关器件。
[0010]可选地，所述直流变换器包括第一桥臂上桥臂开关管、第一桥臂下桥臂开关管、第二桥臂上桥臂开关管、第二桥臂下桥臂开关管，其中，所述第一桥臂上桥臂开关管的阳极，与所述第二桥臂上桥臂开关管的阴极，以及所述直流母线电容的正极相连接，其中，所述第一桥臂下桥臂开关管的阳极，与所述第二桥臂下桥臂开关管的阴极，以及所述直流母线电容的负极相连接，其中，所述第一桥臂上桥臂开关管的阴极，与所述第一桥臂下桥臂开关管的阴极相连接，并且作为所述直流变换器的第一电气接口，其中，所述第二桥臂上桥臂开关管的阳极，与所述第二桥臂下桥臂开关管的阳极相连接，并且作为所述直流变换器的第二电气接口。
[0011]可选地，所述直流变换器包括第一桥臂上桥臂二极管、第一桥臂下桥臂开关管、第二桥臂上桥臂开关管、第二桥臂下桥臂二极管，其中，所述第一桥臂上桥臂二极管的阳极，与所述第二桥臂上桥臂开关管的阴极，以及所述直流母线电容的正极相连接，其中，所述第一桥臂下桥臂开关管的阳极，与所述第二桥臂下桥臂二极管的阴极，以及所述直流母线电容的负极相连接，其中，所述第一桥臂上桥臂二极管的阴极，与所述第一桥臂下桥臂开关管的阴极相连接，并且作为所述直流变换器的第一电气接口，其中，所述第二桥臂上桥臂开关管的阳极，与所述第二桥臂下桥臂二极管的阳极相连接，并且作为所述直流变换器的第二电气接口。
[0012]可选地，所述开关管为非对称型集成门极换流晶闸管或门极可关断晶闸管。
[0013]可选地，串联的直流风机的数量与每台套直流风机的直流输电电压等级的乘积大于或等于所述柔性直流输电线路的母线电压等级。
[0014]可选地，当所述至少一个直流风机串联阵列的数量为多个时，多个所述直流风机串联阵列并联连接。
[0015]可选地，所述旁路开关包括：连接在第一直流通路上的第一开关触点、连接在第二直流通路上的第二开关触点、连接在旁路通路上的第三开关触点，其中，所述第一开关触点与所述第二开关触点的通断状态相同，所述第一开关触点与所述第三开关触点的通断状态相反，其中，所述第一直流通路连接到所述第一电气接口和所述旁路通路，所述第二直流通路连接到所述第二电气接口和所述旁路通路，所述旁路通路还连接到与所述直流风机串联连接的其他直流风机、所述正直流输电线路和/或所述负直流输电线路。
[0016]根据本技术的实施例的直流输电系统，通过配置至少一个直流风机串联阵列，可直接输出直流电，能够利用每个直流风机串联阵列中第一台套直流风机的正母线端口和最后一台套直流风机的负母线端口直接连接柔性直流输电线路，并能通过直流风机串联的方式，提高直流输电的电压等级，从而取代相关技术中的海上交流风机阵列、交流汇集线路和海上升压站，也就不必建造海上升压站，可降低直流输电系统的建造成本和施工难度，满足海上风电的经济性要求。
[0017]将在接下来的描述中部分阐述本技术总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本技术总体构思的实施而得知。
附图说明
[0018]通过下面结合附图对实施例进行的描述，本技术的上述以及其他目的和特点
将会变得更加清楚，在附图中：
[0019]图1是相关技术的海上柔性直流输电系统的结构示意图；
[0020]图2是根据本技术的一个实施例的直流输电系统的结构示意图；
[0021]图3是根据本技术的一个实施例的直流风机的结构示意图；
[0022]图4是根据本技术的一个实施例的直流风机串联阵列的结构示意图；
[0023]图5是根据本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流输电系统，其特征在于，所述直流输电系统包括：至少一个直流风机串联阵列(1)，每个直流风机串联阵列(1)包括多个串联的直流风机(10)；柔性直流输电线路(4)，包括正直流输电线路(41)和负直流输电线路(42)，其中，每个直流风机串联阵列(1)的第一台套直流风机的正母线端口(20)与所述正直流输电线路(41)电气连接，每个直流风机串联阵列(1)的最后一台套直流风机的负母线端口(30)与所述负直流输电线路(42)电气连接；换流站(5)，所述正直流输电线路(41)和所述负直流输电线路(42)连接到所述换流站(5)；换流变压器(6)，连接在所述换流站(5)与交流电网(7)之间。2.如权利要求1所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流风机(10)包括顺序连接的叶轮(111)、发电机(112)、机侧整流器(113)、机侧逆变器(114)、升压变压器(115)、网侧整流器(12)、直流母线电容(13)、直流变换器(14)和旁路开关(15)。3.如权利要求1所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流风机(10)包括顺序连接的叶轮(111)、齿轮箱(116)、发电机(112)、升压变压器(115)、网侧整流器(12)、直流母线电容(13)、直流变换器(14)和旁路开关(15)。4.如权利要求2或3所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流变换器(14)为单相全桥单元，并且包括多个开关器件。5.如权利要求4所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流变换器(14)包括第一桥臂上桥臂开关管(141)、第一桥臂下桥臂开关管(142)、第二桥臂上桥臂开关管(143)、第二桥臂下桥臂开关管(144)，其中，所述第一桥臂上桥臂开关管(141)的阳极，与所述第二桥臂上桥臂开关管(143)的阴极，以及所述直流母线电容(13)的正极相连接，其中，所述第一桥臂下桥臂开关管(142)的阳极，与所述第二桥臂下桥臂开关管(144)的阴极，以及所述直流母线电容(13)的负极相连接，其中，所述第一桥臂上桥臂开关管(141)的阴极，与所述第一桥臂下桥臂开关管(142)的阴极相连接，并且作为所述直流变换器(14)的第一电气接口(147)，其中，所述第二桥臂上桥臂开关管(143)的阳极，与所述第二桥臂下桥臂开关管(144)的阳极相连接，并且作为所述直流变换器(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李战龙，杨有涛，
申请(专利权)人：新疆金风科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：