[发明专利]混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越方法

说明书

本发明公开了一种混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越方法。针对送端负极换流器采用二极管换流器的混合型海上风电双极柔性直流输电系统，本方法通过送端正极MMC换流器、受端正极MMC换流器、受端负极MMC换流器与风电机组的协同控制，能够在无需投入耗能电阻的条件下完成混合型海上风电双极柔性直流输电系统故障穿越，具有显著的经济效益与良好的应用前景。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越方法。

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。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。此外，当受端交流电网发生故障时，传统柔性直流输电系统通过直流耗能装置消耗盈余功率完成故障穿越，大容量直流耗能装置成本较高，且需要单独建设阀厅。因此，探索海上换流站轻型化设计方法，优化系统故障穿越方法，提升双极直流输电方案的经济性是目前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，但是需要考虑海上风电场的黑启动问题及海上交流电网的稳定性问题；针对以上问题，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。目前，对于海上风电双极直流输电系统采用二极管方案的故障穿越方法还鲜有研究，亟需提出一种混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越方法，在无需耗能电阻的条件下实现交流电网故障穿越。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有研究没有考虑混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越控制的问题，提供一种混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越方法，在系统故障穿越过程中无需投入耗能电阻，能够通过混合型双极柔直系统与风电机组的协同控制实现系统故障穿越。

为了实现上述发明目的，本方法采取如下技术方案：

混合型海上风电双极柔直输电系统故障穿越方法，所述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，

实现所述故障穿越方法所采用的控制系统包括：送端正极MMC换流器控制系统，受端正极MMC换流器控制系统，受端负极MMC换流器控制系统；

所述送端正极MMC换流器控制系统，采用送端交流电网电压控制外环、电流控制内环，其中，送端交流电网电压的参考值根据正极直流母线电压给定；当混合型海上风电双极柔直输电系统正常运行时，正极直流母线电压在额定值附近波动，送端交流电网电压的参考值给定为额定电压值，所述控制系统的控制目标为维持送端交流电网电压的稳定；当受端交流电网故障发生时，正极直流母线电压升高，当正极直流母线电压超过控制阈值时，调整送端交流电网电压参考值为第一倍数M的额定电压值，此时所述控制系统的控制目标为降低送端交流电网电压，使风电机组投入自身耗能电阻，协助混合型双极柔直输电系统完成故障穿越运行；所述第一倍数M小于等于0.3大于等于0.1；

所述受端正极MMC换流器控制系统，采用正极直流母线电压和无功功率控制外环、电流控制内环；当系统正常运行时，正极直流母线电压参考值给定为额定值，所述控制系统的控制目标为维持正极直流母线电压恒定；当受端交流电网故障发生时，受端交流电网电压显著降低，当受端交流电网电压低于控制阈值时，正极直流母线电压参考值给定为第二倍数H的额定值；所述第二倍数H小于等于1.2大于等于1.1；