海上风电直流系统及其控制方法、设备技术方案

本公开提出一种海上风电直流系统及其控制方法、设备，海上风电直流系统包括主电路模块和控制模块；主电路模块包括二极管整流器单元、海上直流电压双向可调换流器单元、岸上直流电压双向可调换流器单元，二极管整流器单元的交流端和海上直流电压双向可调换流器单元的交流端并联连接在海上交流汇集母线上，二极管整流器单元的直流正端经过直流输电线路和岸上直流电压双向可调换流器单元的直流端连接至海上直流电压双向可调换流器单元的直流负端，控制模块与主电路模块连接；控制模块对海上直流电压双向可调换流器单元和岸上直流电压双向可调换流器单元进行控制，以实现海上黑启动、对直流输电线路电流的控制和对二极管整流器单元整流功率控制。整流器单元整流功率控制。整流器单元整流功率控制。

【技术实现步骤摘要】
海上风电直流系统及其控制方法、设备


[0001]本公开涉及直流输电
，尤其涉及一种海上风电直流系统及其控制方法、设备。

技术介绍

[0002]随着海上风电技术的发展，海上风电场离岸距离越来越远，高压直流输电已经成为了必然选择。然而，现在工程上的方案是采用基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的集中式整流方案。虽然MMC可以为海上风电场提供稳定的交流电压，但是MMC巨大的阀体积也增大了海上换流平台的建设难度，制约了远海风电的发展。
[0003]现有的直流输电方案主要包括三种：风机串联式、电流源换流器串联式和二极管整流式。其中(1)风机串联式取消集中式MMC，直接将风机的直流侧串联起来，支撑系统的直流电压，此类技术的缺点是，位于直流线路顶端的风机变压器需要承受整个直流系统对地的直流电压；而风机变压器的容量通常很小。如此高的绝缘要求给风机变压器的绝缘设计带来了极大的挑战；(2)电流源换流器串联式取消集中式MMC，取而代之的是多台中等容量的电流源型换流器，多台电流源型换流器的直流侧串联连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电直流系统，其特征在于，包括：主电路模块和控制模块；所述主电路模块包括二极管整流器单元、海上直流电压双向可调换流器单元、岸上直流电压双向可调换流器单元，所述二极管整流器单元的交流端和所述海上直流电压双向可调换流器单元的交流端并联连接在海上交流电网的海上交流汇集母线上，所述二极管整流器单元的直流正端经过直流输电线路和所述岸上直流电压双向可调换流器单元的直流端连接至所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流负端，所述二极管整流器单元的直流负端与所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流正端连接，所述岸上直流电压双向可调换流器单元的交流端与岸上交流电网连接，所述控制模块与所述主电路模块连接；所述二极管整流器单元用于进行功率传输；所述海上直流电压双向可调换流器单元和所述岸上直流电压双向可调换流器单元用于基于所述控制模块的控制实现海上黑启动，以及实现对直流输电线路电流的控制和对所述二极管整流器单元整流功率控制，所述控制模块获取所述岸上直流电压双向可调换流器单元的直流电压及直流电流、所述海上直流电压双向可调换流器单元的电容电压、所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流电压及直流电流、所述海上直流电压双向可调换流器单元的交流电压和所述二极管整流器单元的直流电压，进而计算得到直流输电系统的直流内电势和海上直流电压双向可调换流器单元的交流内电势，以对所述海上直流电压双向可调换流器单元和所述岸上直流电压双向可调换流器单元进行控制。2.根据权利要求1所述的海上风电直流系统，其特征在于，所述二极管整流器单元包括整流变压器、十二脉动二极管整流器和开关，所述十二脉动二极管整流器的交流端依次经过所述整流变压器和所述开关与所述海上交流汇集母线连接。3.根据权利要求1所述的海上风电直流系统，其特征在于，所述海上直流电压双向可调换流器单元和所述岸上直流电压双向可调换流器单元分别包括直流电压双向可调的MMC换流器。4.根据权利要求2所述的海上风电直流系统，其特征在于，所述对所述海上直流电压双向可调换流器单元和所述岸上直流电压双向可调换流器单元进行控制包括启动阶段控制和运行阶段控制，所述控制模块设置有设定的岸上直流电压双向可调换流器单元的直流端的直流电流参考值、设定的海上直流电压双向可调换流器单元的额定电容电压值、设定的所述二极管整流器单元的直流电压与海上直流电压双向可调换流器单元的直流电压的额定比值，以及设定的海上交流汇集母线处的额定电压；在所述启动阶段控制，所述控制模块控制所述开关断开，并基于所述直流电流参考值、所述岸上直流电压双向可调换流器单元的直流电压及直流电流、所述额定电容电压值和所述海上直流电压双向可调换流器单元的电容电压，计算得到直流输电系统的第一直流内电势；在所述运行阶段控制，所述控制模块控制所述开关闭合，并基于所述额定电容电压值、所述海上直流电压双向可调换流器单元的电容电压、所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流电压及直流电流、所述额定比值、所述海上直流电压双向可调换流器单元的交流电压、所述二极管整流器单元的直流电压和所述额定电压，进而计算得到直流输电系统的第二直流内电势和海上直流电压双向可调换流器单元的交流内电势。
5.根据权利要求4所述的海上风电直流系统，其特征在于，在所述启动阶段控制得到的所述直流输电系统的第一直流内电势包括岸上直流电压双向可调换流器单元的直流内电势和海上直流电压双向可调换流器单元的直流内电势；所述控制模块基于直流电流参考值、所述岸上直流电压双向可调换流器单元的直流电压及直流电流，计算得到所述岸上直流电压双向可调换流器单元的直流内电势，所述控制模块基于所述额定电容电压值和所述海上直流电压双向可调换流器单元的电容电压，计算得到所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流内电势。6.根据权利要求4所述的海上风电直流系统，其特征在于，在所述运行阶段控制得到的所述直流输电系统的第二直流内电势为海上直流电压双向可调换流器单元的直流内电势；所述控制模块基于所述额定电容电压值、所述海上直流电压双向可调换流器单元的电容电压、所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流电压及直流电流，计算得到所述海上直流电压双向可调换流器单元的直流内...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，曾嵘，赵彪，余占清，李政轩，屈鲁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：