【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及及海上风电直流送出，尤其涉及一种dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法及装置。
技术介绍
1、我国远海风电资源丰富，随着海上风电送出规模的不断扩大，交流送出方式由于海缆的容性效应，无法实现大容量、远距离的输电，因此对于离岸距离超过74km的中远海风电送出和并网方案中，直流输电技术为首选方案。基于不控二极管整流的海上风电直流送出方案具备体积小、成本低、功率密度高、运行控制简单的优势，当其用于海上风电直流送出系统时，可以显著降低送端换流器和海上平台的建设成本。但其不能为海上交流侧电网提供电压和频率的支撑，也不能实现风机黑启动，且会为系统引入大量谐波。海上风电送端经二极管整流单元和模块化多电平换流器(diode rectifier-unit-modular multilevelconverter,dru-mmc)并联混合直流送出的输电方式能充分利用dru和mmc的优点，成为未来远海风电送出系统的可行方案之一。
2、海上风电dru-mmc直流送出系统中，mmc容量越大，海上换流平台体积和重量越大,安全性越低，成本就越高，所以mmc容量的选取原则应为在保证其主要功能实现的前提下取最小值。目前对dru和mmc并联送出系统的设计多集中在控制方面，仅有定性结论，缺少对mmc容量选取的分析。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法及装置，实现选取最小容量的模块化多电平换流器(mmc)，减小电容器体积，提高海上风电
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法，包括：
3、当风电机组发电在启动阶段时，根据风电机组的风电输送功率，计算系统黑启动阶段mmc所需容量；
4、当风电机组发电在正常运行阶段时，基于dru电流谐波、系统功率平衡关系、预设的功率传输条件和换相重叠角，确定系统正常运行阶段mmc所需容量；其中，dru电流谐波包括dru交流电流和dru各次谐波有效值；
5、根据系统黑启动阶段mmc所需容量和系统正常运行阶段mmc所需容量，选取mmc最小容量。
6、实施本专利技术实施例，当风电机组发电在启动阶段时，根据风电机组的风电输送功率，计算系统黑启动阶段mmc所需容量；当风电机组发电在正常运行阶段时，基于dru电流谐波、系统功率平衡关系、预设的功率传输条件和换相重叠角，确定系统正常运行阶段mmc所需容量；其中，dru电流谐波包括dru交流电流和dru各次谐波有效值；根据系统黑启动阶段mmc所需容量和系统正常运行阶段mmc所需容量，选取mmc最小容量。通过风电机组发电在启动阶段和正常运行阶段的不同情况，选取最小容量的模块化多电平换流器，减小电容器体积，提高海上风电dru-mmc直流送出系统的安全性。
7、作为优选方案，基于dru电流谐波、系统功率平衡关系、预设的功率传输条件和换相重叠角，确定系统正常运行阶段mmc所需容量，具体为：
8、基于dru交流电流和dru各次谐波有效值，获得mmc补偿谐波需提供的容量；
9、根据系统功率平衡关系和预设的功率传输条件，确定mmc平衡系统无功功率所需的第一容量；其中，预设的功率传输条件为当风场正常运行时，mmc不传输有功功率，全部有功功率由dru进行传输；
10、基于dru工作特性和换相重叠角，对dru有功功率进行功率影响计算，获得mmc平衡系统无功功率所需的第二容量；
11、根据mmc补偿谐波需提供的容量，mmc平衡系统无功功率所需的第一容量和第二容量中的最大值，确定系统正常运行阶段mmc所需容量。
12、作为优选方案，基于dru交流电流和dru各次谐波有效值，获得mmc补偿谐波需提供的容量，具体为：
13、当mmc未并联入dru-mmc并联直流送出系统时，根据dru直流侧电流，计算dru交流电流，公式为：
14、
15、其中，ir为dru交流电流，id为dru直流侧电流，k1和k2为正整数，ω为交流电网角频率，t为时间；
16、基于dru交流电流基波有效值，计算dru各次谐波有效值，公式为：
17、
18、其中，i0为dru交流电流基波有效值；in为dru各次谐波有效值，k为正整数，n为dru谐波有效值的次数；
19、根据dru各次谐波有效值和dru交流电流的有效值，计算mmc补偿谐波需提供的容量，公式为：
20、
21、其中，zr为dru的总阻抗，zhr为dru的谐波阻抗，ir为dru交流电流的有效值；ihr为dru谐波电流的有效值；sr为dru装置容量；shr为mmc补偿谐波需提供的容量，i12k±1为dru各次谐波有效值。
22、作为优选方案，根据系统功率平衡关系和预设的功率传输条件，确定mmc平衡系统无功功率所需的第一容量，具体为：
23、根据系统平衡节点母线电压，确定dru传输有功功率，具体为：
24、
25、其中，pr为dru传输的有功功率，kp和ki分别为pi控制器的比例常数和积分常数，us0,ref为阈值电压，us,ref为换流器网侧交流母线电压参考值，pw为系统发出的有功功率，pr,ref为dru传输的有功功率参考值；
26、根据dru传输有功功率，确定dru节点的有功功率初值，并基于dru工作特性，计算dru节点的无功功率初值，其余节点初值不变，基于系统功率平衡关系和预设的功率传输条件，带入各节点初值进行潮流计算，得到mmc平衡系统无功功率所需的第一容量；其中，系统功率平衡关系的公式为：
27、pw＝pm+pr
28、qw+qm+qc＝qt+qr
29、其中，qw为系统发出的无功功率，qc表示交流海缆发出的无功功率，qt表示二极管整流装置交流侧整流变压器吸收的无功功率，qr为dru传输的无功功率，pm和qm分别为mmc提供的有功功率和无功功率。
30、作为优选方案，基于dru工作特性和换相重叠角，对dru有功功率进行功率影响计算，获得mmc平衡系统无功功率所需的第二容量，具体为：
31、根据dru工作特性，获得dru整流后的直流电压，具体为：
32、
33、其中：udcr为dru整流后的直流电压，kr为dru换流变压器的变比；nr为dru脉动数，μ为换相重叠角，ω为交流电网角频率，t为时间，us为公共连接点的线电压有效值；
34、根据dru整流后的直流电压和dru整流后的直流电流，计算dru有功功率，公式为：
35、
36、其中，pr为dru有功功率，idcr为dru整流后的直流电流；
37、基于dru有功功率和换相重叠角，确定dru无功功率，具体公式为：
38、
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1.一种DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法，其特征在于，所述基于DRU电流谐波、系统功率平衡关系、预设的功率传输条件和换相重叠角，确定系统正常运行阶段MMC所需容量，具体为：
3.如权利要求2所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法，其特征在于，所述基于所述DRU交流电流和所述DRU各次谐波有效值，获得MMC补偿谐波需提供的容量，具体为：
4.如权利要求2所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法，其特征在于，所述根据所述系统功率平衡关系和所述预设的功率传输条件，确定MMC平衡系统无功功率所需的第一容量，具体为：
5.如权利要求2所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法，其特征在于，所述基于DRU工作特性和所述换相重叠角，对DRU有功功率进行功率影响计算，获得MMC平衡系统无功功率所需的第二容量，具体为：
6.如权利要求2所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容
7.如权利要求1所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法，其特征在于，在所述根据所述系统黑启动阶段MMC所需容量和所述系统正常运行阶段MMC所需容量，选取MMC最小容量之后还包括：
8.一种DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取装置，其特征在于，包括：黑启动阶段容量计算模块、正常运行阶段容量确定模块和MMC最小容量选取模块；
9.如权利要求8所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取装置，其特征在于，所述MMC容量选取装置还包括：MMC电容值确定模块；
10.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的DRU-MMC并联直流送出系统的MMC容量选取方法。
...【技术特征摘要】
1.一种dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法，其特征在于，所述基于dru电流谐波、系统功率平衡关系、预设的功率传输条件和换相重叠角，确定系统正常运行阶段mmc所需容量，具体为：
3.如权利要求2所述的dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法，其特征在于，所述基于所述dru交流电流和所述dru各次谐波有效值，获得mmc补偿谐波需提供的容量，具体为：
4.如权利要求2所述的dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法，其特征在于，所述根据所述系统功率平衡关系和所述预设的功率传输条件，确定mmc平衡系统无功功率所需的第一容量，具体为：
5.如权利要求2所述的dru-mmc并联直流送出系统的mmc容量选取方法，其特征在于，所述基于dru工作特性和所述换相重叠角，对dru有功功率进行功率影响计算，获得mmc平衡系统无功功率所需的第二容量，具体为：
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彦峰，余梦泽，雷翔胜，王兴华，潘柏崇，吴小蕙，车伟娴，许成昊，董晗拓，朱文卫，郭金根，刘生，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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