[发明专利]MMC-二极管混合型海上风电双极柔直输电系统启动方法

说明书

本发明公开了一种MMC‑二极管混合型海上风电双极柔直输电系统启动方法，针对送端正极采用MMC换流器，负极采用二极管整流装置的混合型海上风电双极柔直输电系统，通过送端正极MMC换流器、受端正极MMC换流器、受端负极MMC换流器的协同控制，实现混合型双极柔直系统及海上风电场的平稳启动并网及双极协同运行。通过采用本发明提出的混合型海上风电双极柔直输电系统及启动方法，可以显著降低海上换流站建设成本，且能够保证系统启动及运行过程的安全稳定。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种MMC-二极管混合型海上风电双极柔直输电系统启动方法。

背景技术

随着柔性直流输电系统的电压等级和输电容量逐渐增大，双极柔性直流输电系统凭借其高灵活性和可靠性的特点，得到了越来越多的关注。基于模块化多电平换流器(MMC)拓扑的柔性直流输电技术具有制造难度低，系统损耗低，波形质量高等优点，在远距离电能汇集和输送中有十分良好的应用前景。然而，在大容量海上风电场双极柔直输电系统中，采用MMC拓扑结构的海上换流站的体积和重量较大，其建设与运输成本很高，不利于海上风电的平价上网。因此，探索海上换流站轻型化设计方法，提升双极直流输电方案的经济性是本领域重要的研究方向。

在双极柔性直流输电系统中，采用二极管整流装置替换部分MMC整流装置可以显著降低海上换流平台的重量和成本，一种可行的设计方案如下：送端正极采用MMC换流器，维持送端交流电网的稳定，送端负极采用二极管整流装置，协助完成功率传输，这种方案能够在保障系统的安全稳定运行的条件下，优化工程建设成本，但是由于二极管整流器属于不控整流，经典海上风场柔性直流输电系统所采用的启动方案不再适用于这种混合型拓扑。目前，对于海上风电场双极直流输电系统采用二极管方案的启动方法还鲜有研究，亟需提出一种MMC-二极管混合型海上风电双极柔直输电系统启动方法。

发明内容

本发明的目的是针对送端正极采用MMC换流器，负极采用二极管整流装置的混合型海上风电双极柔直输电系统，提供一种MMC-二极管混合型海上风电双极柔直输电系统启动方法，实现混合型双极柔直系统及海上风电场的平稳启动并网。

为了实现上述发明目的，本方法采取如下技术方案：

MMC-二极管混合型海上风电双极柔直输电系统启动方法，所述MMC-二极管混合型海上风电双极柔直输电系统的拓扑包括：送端正极MMC换流器、送端负极二极管换流器、受端正极MMC换流器和受端负极MMC换流器；其特征在于：

系统启动过程开始，首先接入正极启动电阻，对正极MMC换流器各子模块电容进行不控整流充电；

受端正极MMC换流器采用直流母线电压与无功功率控制模式，调节正极直流母线电压为额定值；

接入负极启动电阻，对负极MMC换流器各子模块电容进行不控整流充电；

受端负极MMC换流器采用直流母线电压与无功功率控制模式，调节负极直流母线电压为第一预设电压值；

送端正极MMC换流器采用定交流电压控制模式，调节海上交流电网电压为额定值；

海上风电机组逐台并网，并网容量达到额定容量的接近一半或为一半时暂停并网；由于海上风电机组逐台并网时，负极二极管换流器没有导通，所有风电场输出功率均从正极MMC换流器输送，为了保证正极MMC换流器不发生过载，此时并网容量不能超过额定容量的一半；另外，从提升系统启动效率的角度上分析，此时首先并网的功率不宜过低，因此，以接近额定容量的一半或为一半为宜；

受端负极MMC换流器逐渐降低负极直流母线电压，使送端负极二极管换流器导通；

通过受端负极MMC换流器调节负极直流母线电压，使正极与负极换流器分别承担风电场输出功率的一半；