【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海上风电直流送出，具体涉及一种海上风电hvdc换流器、控制方法、设备及介质。
技术介绍
1、在深远海海上风电系统中，由于需要传输的功率大、距离远，高压直流输电（highvoltage direct current，hvdc）是最为经济高效的传输手段。与此同时，随着传输规模的增加，海上hvdc汇集换流器所需要的容量也越来越大。
2、目前，模块化多电平换流器(modular multilevel converter, mmc)被广泛用作海上风电hvdc海上汇集换流器的首选方案。然而，随着容量的大幅度增加，mmc自身成本、占地及重量也将大幅度增加。由于需要安置在海上平台上，mmc容量的大幅度增加将带来海上平台的安装难度及成本的大幅度增加。
3、为实现海上风电hvdc汇集换流站及其海上安置平台的轻量化、紧凑化与低成本化，基于二极管整流单元(diode rectifier unit，dru)和mmc的混合结构hvdc换流器成为构建深远海风电海上换流器的有效方案。最常规的一种并联结构换流器的拓扑图如图1所示。虽然，也有dru与mmc串联的换流器方案，但是串联方案存在dru与mmc通流能力不同，难以匹配的技术难题；同时，串联方案无法提供混合换流器的有效黑启动策略。
4、然而，常规的dru与mmc并联式混合结构hvdc换流器，由于mmc部分直接连接在hvdc上，需要使用大量的半桥模块来解决高电压的问题，带来了电力电子器件与分散式电容的大量使用，成本仍然较高。因此，构建更优化的拓扑结构与控制方法，
技术实现思路
1、本专利技术针对现有并联结构的海上风电hvdc换流器，子模块数量多、成本高、体积重量大的不足，提供一种海上风电hvdc换流器，显著减少电力电子器件以及分散式电容的使用，显著降低换流器的建造成本、重量、体积和占地面积。本专利技术同时提供一种海上风电hvdc换流器的控制方法、一种计算机设备和一种计算机可读存储介质。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种海上风电hvdc换流器，所述海上风电hvdc换流器包括：
3、dru单元；
4、vsc单元；
5、接口单元，包括级联半桥结构、器件串联结构以及接口直流电感；
6、其中，dru单元和vsc单元的交流侧并联，dru单元和vsc单元的直流侧通过接口单元连接，级联半桥结构的正极连接至dru单元的正极，接口直流电感连接至vsc单元的正极、级联半桥结构的负极、器件串联结构的正极，dru单元和vsc单元的负极连接至器件串联结构的负极。
7、本专利技术的海上风电hvdc换流器，包括dru单元、vsc单元和接口单元，接口单元包括级联半桥结构、器件串联结构以及接口直流电感，接口单元实现海上风电hvdc换流器内部高电压等级到中电压等级的电压变换及功率传输；级联半桥结构与器件串联结构通过控制的协调，实现为vsc单元提供中压直流电压，并实现不同电压等级间的功率传输；接口直流电感保证接口单元的电流连续并减小电流纹波；通过对接口单元的独特设计，得到的新型混合结构，主要换流部分为dru单元与vsc单元，显著减少电力电子器件以及分散式电容的使用，大幅度降低换流器的成本、重量、体积和占地面积。dru单元和vsc单元可以采用现有结构。vsc (voltage source converter, vsc) 为电压源换流器。
8、作为改进，级联半桥结构包括多个串联的半桥子模块，半桥子模块为单向电压双向电流型子模块。单向电压双向电流型子模块可以采用现有结构。
9、作为改进，半桥子模块包括一高压直流电容c、两个半导体开关器件s1和s2、两个二极管d1和d2，半导体开关器件s1和二级管d1、半导体开关器件s2和二级管d2分别并联后串联，并与高压直流电容c并联，靠近负极一端的连接点位于半导体开关器件s2和高压直流电容c之间，靠近正极一端的连接点位于两个半导体开关器件s1和s2之间。
10、作为改进，器件串联结构包括多个串联的器件模块，器件模块包括并联的半导体开关器件和二极管。器件模块可以采用现有结构。
11、作为改进，dru单元完成90%以上的有功功率传输，vsc单元完成无功补偿功能与剩余有功功率传输；接口单元具有降压功能，vsc单元为中压vsc单元，vsc单元的直流端口电压在5kv-20kv。
12、一种海上风电hvdc换流器的控制方法，应用于前述的一种海上风电hvdc换流器，当换流器的整体直流端口电压 udc被外部直流电网控制时，级联半桥结构采用排序均压方法保证自身电压为 udc，通过控制每个周期 t内器件串联结构的闭锁占空比 d实现对vsc单元的直流电压的降压控制。
13、作为控制方法的改进，稳态运行时，级联半桥结构采用排序均压方法，保证自身的直流电压为 nsm ucsm，其中， nsm为级联半桥结构同一时刻应投入的子模块数， ucsm为级联半桥结构中半桥子模块的电容的平均电压值；
14、在一个周期内，接口直流电感 ldcvsc中的电流波动应保持平衡，表示为：
15、(1)
16、式中， udc为混合换流器的整体直流端口电压； udcvsc为vsc单元的直流端口电压； ldcvsc为接口直流电感的电感值； d为每个周期 t内器件串联结构的闭锁占空比。
17、由式(1)可得：
18、(2)。
19、作为控制方法的改进，接口单元采用斩波控制；在接口单元实现降压控制后，vsc单元采用常规的 v- f构网双闭环控制。
20、一种电子设备，包括处理器和存储介质，存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前述的一种海上风电hvdc换流器的控制方法。
21、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序被执行时，实现前述的一种海上风电hvdc换流器的控制方法。
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1.一种海上风电HVDC换流器，其特征在于：所述海上风电HVDC换流器包括：
2.根据权利要求1所述的一种海上风电HVDC换流器，其特征在于：级联半桥结构包括多个串联的半桥子模块，半桥子模块为单向电压双向电流型子模块。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电HVDC换流器，其特征在于：半桥子模块包括一高压直流电容C、两个半导体开关器件S1和S2、两个二极管D1和D2，半导体开关器件S1和二级管D1、半导体开关器件S2和二级管D2分别并联后串联，并与高压直流电容C并联，靠近负极一端的连接点位于半导体开关器件S2和高压直流电容C之间，靠近正极一端的连接点位于两个半导体开关器件S1和S2之间。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电HVDC换流器，其特征在于：器件串联结构包括多个串联的器件模块，器件模块包括并联的半导体开关器件和二极管。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电HVDC换流器，其特征在于：DRU单元完成90%以上的有功功率传输，VSC单元完成无功补偿功能与剩余有功功率传输；接口单元具有降压功能，VSC单元为中压VSC单元，VSC单
6.一种海上风电HVDC换流器的控制方法，应用于权利要求1至5任一所述的一种海上风电HVDC换流器，其特征在于：当换流器的整体直流端口电压Udc被外部直流电网控制时，级联半桥结构采用排序均压方法保证自身电压为Udc，通过控制每个周期T内器件串联结构的闭锁占空比D实现对VSC单元的直流电压的降压控制。
7.根据权利要求6所述的一种海上风电HVDC换流器的控制方法，其特征在于：稳态运行时，级联半桥结构采用排序均压方法，保证自身的直流电压为NSMUCSM，其中，NSM为级联半桥结构同一时刻应投入的子模块数，UCSM为级联半桥结构中半桥子模块的电容的平均电压值；
8.根据权利要求6所述的一种海上风电HVDC换流器的控制方法，其特征在于：接口单元采用斩波控制；在接口单元实现降压控制后，VSC单元采用常规的V-f构网双闭环控制。
9.一种计算机设备，包括处理器和存储介质，存储介质中存储有计算机程序，其特征在于：计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至8任一所述的一种海上风电HVDC换流器的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，当计算机程序被执行时，实现如权利要求6至8任一项所述的一种海上风电HVDC换流器的控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种海上风电hvdc换流器，其特征在于：所述海上风电hvdc换流器包括：
2.根据权利要求1所述的一种海上风电hvdc换流器，其特征在于：级联半桥结构包括多个串联的半桥子模块，半桥子模块为单向电压双向电流型子模块。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电hvdc换流器，其特征在于：半桥子模块包括一高压直流电容c、两个半导体开关器件s1和s2、两个二极管d1和d2，半导体开关器件s1和二级管d1、半导体开关器件s2和二级管d2分别并联后串联，并与高压直流电容c并联，靠近负极一端的连接点位于半导体开关器件s2和高压直流电容c之间，靠近正极一端的连接点位于两个半导体开关器件s1和s2之间。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电hvdc换流器，其特征在于：器件串联结构包括多个串联的器件模块，器件模块包括并联的半导体开关器件和二极管。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电hvdc换流器，其特征在于：dru单元完成90%以上的有功功率传输，vsc单元完成无功补偿功能与剩余有功功率传输；接口单元具有降压功能，vsc单元为中压vsc单元，vsc单元的直流端口电压在5kv-20kv。
6.一种海上风电hvdc换流器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：马骏超，陆翌，孙谦浩，顾益磊，王晨旭，刘佳宁，陆承宇，裘鹏，熊鸿韬，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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