[实用新型]一种风电双极柔直电网系统

权利要求书

1.一种风电双极柔直电网系统，其特征在于，所述风电双极柔直电网包括3个风电场、两个风电场侧换流站WFMMC、两个电网侧换流站GSMMC、耗散电阻装置以及斩波电阻装置，其中：风电场输出与风电场侧换流站WFMMC之间通过交流三相母线连接，风电场侧换流站WFMMC与电网侧换流站GSMMC之间采用双回直流输电线路分别连接站内正负极换流器；所述耗散电阻装置并联在两个风电场侧换流站WFMMC的交流侧，所述斩波电阻装置并联在风电场内部全功率变频器的直流联络线正负极之间；

风电场侧换流站WFMMC和电网侧换流站GSMMC均为具有直流故障穿越能力的混合型MMC，风电场侧换流站WFMMC采用定交流电压控制，电网侧换流站GSMMC采用定直流电压控制；

每个换流站检测其直流端口电压，判断双极柔直电网是否发生故障，若风电场侧换流站WFMMC和电网侧换流站GSMMC检测直流电压跌落低于设定值，则双极柔直电网发生故障；

若连接风电场侧换流站WFMMC单极换流器故障则换流器故障，风电场侧换流站WFMMC的故障极换流器退出运行，系统上层控制下发耗散电阻控制晶闸管投入指令，耗散电阻通过分级投入策略确定投入大小，消耗原先故障极换流器承担的功率；

若风电场侧换流站WFMMC和电网侧换流站GSMMC之间的直流线路短路故障则直流短路故障；定直流电压换流站GSMMC和两个风电场侧换流站WFMMC均设为零直流电流控制，定功率换流站GSMMC维持不变，定直流电压换流站GSMMC降低直流调制比Mdc，降低直流电压，以实现不闭锁运行；当耗散电阻装置检测风电场侧换流站WFMMC直流侧电压低于设定阈值时控制晶闸管导通，通过耗散电阻分级控制策略确定投入大小，消耗故障期间风电能量；故障消除后，零直流电流控制的电网侧换流站GSMMC恢复为定直流电压控制，其参考电压值采用斜升函数使直流电压快速上升稳定；风电场侧换流站WFMMC恢复为子模块平均电压控制，风电功率重新进行输送；斩波电阻装置通过检测全功率变频器的直流电压，在故障消除后，限定风机功率输出，保证风电功率的安全送出。

2.根据权利要求1所述的风电双极柔直电网系统，其特征在于，风电场侧换流站WFMMC的交流外环采用定交流电压幅值和频率控制，交流外环输出交流电流参考值到其交流内环，通过PI控制使交流电流跟踪上升稳定至额定值；风电场侧换流站WFMMC的直流外环采用子模块平均电容电压控制，直流外环输出直流电压参考值到直流内环，通过PI控制产生直流调制比Mdc，从而输出直流电压。

3.根据权利要求1所述的风电双极柔直电网系统，其特征在于，耗散电阻检测到风电场侧换流站WFMMC直流侧直流电压低于0.9pu时投入，用来吸收剩余的风电能量，从而保护WFMMC子模块安全和风机安全；在故障清除后，耗散电阻装置切断。

4.根据权利要求1所述的风电双极柔直电网系统，其特征在于，两个风电场侧换流站WFMMC和两个电网侧换流站GSMMC均包含A、B、C三相，每相由上、下两个桥臂组成，每个桥臂均由半桥型子模块和全桥型子模块等比例混合组成；正常工作时，两个风电场侧换流站WFMMC用于确定并网点交流电压，一个电网侧换流站GSMMC用于确定其接收的有功功率，另一个电网侧换流站GSMMC用于确定直流电压。

5.根据权利要求1或2所述的风电双极柔直电网系统，其特征在于，所述电网侧换流站GSMMC控制的交流外环参考值为换流器所有子模块电容电压平均值，电网侧换流站GSMMC内环对交流电流进行控制；一个电网侧换流站GSMMC直流外环采用定功率控制，另一个电网侧换流站GSMMC直流外环采用直流电压控制，用于稳定整个风电双极柔直电网的直流电压。

6.根据权利要求1或3所述的风电双极柔直电网系统，其特征在于，所述耗散电阻装置采用快速晶闸管控制耗散电阻实现投切；设置风电场侧换流站WFMMC直流电压上下波动阈值在阈值低于下限值时投入所述耗散电阻装置，防止故障期间的风电功率损坏风电场侧换流站WFMMC中的电力电子器件。