[发明专利]一种远距离风电混合直流送出系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种远距离风电混合直流送出系统及其控制方法。本发明的远距离风电混合直流送出系统，包含海上二极管平台、海上MMC平台、海上滤波器、直流海缆和岸上MMC平台；海上风电中频交流系统经海上滤波器与海上二极管平台和海上MMC平台所在的交流汇集母线相连，海上二极管平台和海上MMC平台成并联连接方式，经直流海缆后，与岸上MMC平台相连。本发明实现了有功潮流在二极管换流阀和MMC之间的灵活调节；通过潮流优化控制实现了海上平台经济运行；通过直流电压耦合的海上交流电压前馈控制，保障二极管持续运行特性，减少了因电流过零可能导致的过电压问题。

技术领域

本发明属于新能源输送技术领域，具体地说是一种远距离风电混合直流送出系统及其控制方法。

背景技术

为了加大对远海风能的利用，探索新型的风电并网模式成为当前主要研究对象。

海上风电传统交流汇集交流送出的方式受限于交流海缆输送距离受限，一般只能实现70公里以内的海上风电并网。随着输电距离的增加，直流输电技术和低频输电技术开始逐渐受到了重视。

为进一步降低远海风电汇集送出的投资成本，现有学者们提出一种将二极管换流阀和模块化多电平换流阀(MMC)并联混合的拓扑结构，能够有效减少MMC的容量和成本，提升海上直流平台建设和运行的经济性。但是，由于二极管换流阀不具有可控性，其功率大小需要通过MMC的协调控制来实现，但目前所有的研究，都未有效涉及这部分内容。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种远距离风电混合直流送出系统及其控制方法，其通过MMC对海上电力系统交流电压的有效控制，实现有功潮流在二极管换流阀和MMC之间的灵活调节；利用二极管运行损耗更低的特点，通过潮流优化控制实现海上平台经济运行；通过直流电压耦合的海上交流电压前馈控制，保障二极管持续运行特性，减少因电流过零可能导致的过电压问题。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种远距离风电混合直流送出系统，其包含海上二极管平台、海上MMC平台、海上滤波器、直流海缆和岸上MMC平台；

海上风电中频交流系统经海上滤波器与海上二极管平台和海上MMC平台所在的交流汇集母线相连，海上二极管平台和海上MMC平台成并联连接方式，经直流海缆后，与岸上MMC平台相连。

进一步地，所述海上风电中频交流的频率选为100～400Hz。

进一步地，所述的海上二极管平台由一个或多个三相六脉动不控整流桥组合构成，每个桥臂均由若干个二极管串并联组成。

本发明还提供上述远距离风电混合直流送出系统的控制方法，其内容如下：所述的岸上MMC平台采用定直流电压和定无功功率控制方式，为混合直流送出系统维持稳定的直流电压，并为岸上交流电网提供无功电压调节手段；所述的海上MMC平台用于为海上风电中频交流系统和海上二极管构建稳定的交流电压和频率，采用无源构网控制器。

进一步地，所述的无源构网控制器由外环控制器、内环控制器和附加控制器三部分组成；通过附加控制器得到d轴电压参考值u_sdr，输入至外环控制器；通过外环控制器得到d轴电流参考值i_sdr和q轴电流参考值i_sqr，同时输入至内环控制器；通过内环控制器得到MMC输出电压d轴参考值u_dr和q轴参考值u_qr；最后通过dq/abc变换和最近电平逼近调制技术，对海上MMC平台施加子模块IGBT触发脉冲，实现海上风电中频交流系统有效的构网控制。