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采用二极管整流单元和模块化...器的混合型远海风电送出方案_彭开军.pdf

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资源描述

1、采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案彭开军1,周国梁1,李文津1,金砚秋2,张哲任2,徐政2(1.中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司,武汉430071;2.浙江大学电气工程学院,杭州310027)摘要:目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上风电并网方案能否实施的关键在于海上交流系统电压的幅值和频率能否得到有效控制。为此,提

2、出在整流侧采用DRU和MMC并联的混合型远海风电送出方案。首先,阐明了混合型远海风电送出系统的拓扑结构和运行特性,DRU承担全部海上风电功率传输任务,整流侧小容量MMC用来建立海上交流系统的交流电压幅值和频率,并为DRU提供无功功率补偿。针对这一控制目标,提出混合型远海风电送出系统协调控制和故障穿越策略,其中,整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制,风电机组在海上交流系统故障时主动降低输出电流。最后,在PSCAD/EMTDC中对风速波动、海上交流系统短路故障、陆上交流电网短路故障进行电磁暂态仿真,验证所提出方案的可行性。关键词:远海风电;二极管整流单元;模块化多电平换流器;故

3、障穿越;混合型整流站Hybrid Offshore Wind Power Delivery Scheme Using Diode Rectifier Unit and ModularMultilevel ConverterPENG Kaijun1,ZHOU Guoliang1,LI Wenjin1,JIN Yanqiu2,ZHANG Zheren2,XU Zheng2(1.Central Southern China Electric Power Design Institute Co.,Ltd.of China Power Engineering Consulting Group Co.,L

4、td.,Wuhan430071,China;2.College of Electric Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)Abstract:At present,the modular multilevel converter(MMC)based high voltage DC(HVDC)transmission is thetypical scheme for offshore wind farm integration.The rectifier station using the diode rectifier u

5、nit(DRU)can furtherimprove the economic performance and reliability of the HVDC transmission system.The key of the implementingDRU based HVDC scheme is to effectively control the voltage amplitude and frequency of the offshore AC system.Forthis purpose,a hybrid offshore wind power delivery scheme ba

6、sed on DRU and MMC in parallel on the rectifier sideis proposed.First,the topology and operating characteristics of the hybrid offshore wind power delivery system are described.All offshore wind power is delivered by the DRU.The lowcapacity MMC at the rectifier side is used to establish the voltage

7、amplitude and frequency of the offshore AC system and provide reactive power compensation for theDRU.A coordination control and fault ridethrough strategy of the hybrid offshore wind power delivery system is proposed with the aim of targeting the control.In this stratogy,the MMC at the rectifier sid

8、e adopts AC voltage amplitude/frequency control with active power control,while the wind turbine actively reduces output current in the eventof a fault in the offshore AC system,Finally,the electromagnetic transient simulation for the wind speed fluctuation,the short circuit fault of the offshore AC

9、 system and the short circuit fault of the onshore AC grid are performed inPSCAD/EMTDC to verify the feasibility of the proposed scheme.Key words:offshore wind power;diode rectifier unit;modular multilevel converter;fault ridethrough;hybridrectifier station第59卷第7期:016601752023年 7月16日High Voltage App

10、aratusVol.59,No.7:01660175Jul.16,2023DOI:10.13296/j.10011609.hva.2023.07.018_收稿日期:20230119;修回日期:20230324基金项目:中国能源建设集团科技项目(基于二极管整流的海上风电柔性直流送出拓扑研究)。Project Supported by Science and Technology Projects of China Energy Engineering Corporation Limited(Study on DiodeRectifier Unit Based Offshore Wind Powe

11、r HVDC Transmission Topology).0引言远海风电场具有更加丰富且稳定的风能资源,是未来风电发展的主要趋势1。如何实现远距离大容量海上风电的可靠并网,是目前海上风电领域的关键技术2。已投产的远海风电场基本采用基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统送出3。此时,海上风电场采用跟网型风电机组,因跟网型风电机组必须接入有源交流电网才能运行,故海上MMC整流站必须运行于交流电压幅值/频率控制模式,从而为海上交流系统提供支撑电压源。然而,MMC

12、HVDC方案需要建设大型海上换流站平台,建设难度和投资成本较高4。为了提高远海风电并网系统的经济性,近年来低成本换流器日益受到学术界和工业界的关注,其中,二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)在海上风电并网系统中的应用逐渐成为研究热点5。相比MMC,DRU具有更小的功率损耗、更小的投资费用和更高的可靠性6,在远海风电并网场景下具备巨大的发展潜力7。如果采用纯DRU方案实现海上风电送出,那么由于DRU为有源换相的换流器,海上风电场必须提供换相电压,意味着海上风电机组必须采用构网型风电机组,为DRU提供换相电源。当海上风电机组采用构网型控制策略时,按照风电机组维持同步的

13、方法,现有的控制策略可以分为3类:基于锁相环的构网型控制策略,风电机组频率由锁相环提供,风电机组之间保持同步无需通信8-9;基于全局统一参考坐标系的构网型控制策略,所有风电机组的控制系统采用以相同频率旋转的参考坐标系,该频率由全球定位系统生成或者由广播信号给定10-11;基于无功功率频率(Q-f)下垂控制的构网型控制策略,实现无需锁相环或通信的风电机组同步12-13。然而,目前还没有构网型风电机组投运,构网型风电机组的控制策略仍处在研究阶段。此外,由于DRU通流单向性,无法为海上风电场提供黑启动电源,构网型海上风电场的黑启动策略也有待进一步研究。在保留海上风电机组为跟网型控制的前提下,如何充分

14、发挥DRU整流器的优势,是一个有价值的研究课题。文14-15提出在整流侧加装电压源换流器,电压源换流器与DRU在交流侧并联、在直流侧串联,从而利用电压源换流器支撑海上风电场交流电压,但是该方案无法为海上风电场黑启动提供反向功率。文16提出电压源换流器与DRU在交流侧和直流侧均并联的方案,此时电压源换流器能够从直流线路上取电作为海上风电场的黑启动电源。进一步地,文17-18针对整流侧电压源换流器的拓扑展开研究,提出新型辅助换流器拓扑,但是新型换流器的控制策略和运行特性仍有待进一步研究。文19中整流侧电压源换流器采用MMC,但MMC将传输部分功率,增加系统运行损耗。上述文献仅涉及系统稳定运行和风速

15、波动场景,没有研究混合型远海风电送出系统的故障穿越控制策略。针对上述问题,文中提出了整流侧采用MMC和DRU的混合型远海风电送出系统方案。首先,对采用MMC和DRU的混合型远海风电送出系统的拓扑和运行特性进行阐述。然后,对风电机组、MMC整流器、MMC逆变器的控制策略,以及系统的故障穿越策略进行详细说明。最后,在PSCAD/EMTDC搭建电磁暂态仿真模型,通过对典型工况和故障的仿真验证所提出方案的可行性。1基于DRU和MMC的混合型远海风电送出系统概述1.1系统结构基于DRU和MMC的混合型远海风电送出系统结构见图1。海上风电场采用跟网型风电机组,风电机组经过风电机组箱变和交流集电海缆连接到海

16、上升压站,升压后连接到DRU整流站交流母线,DRU 整流站交流母线为公共连接点(point of common coupling,PCC)。海上风电经过DRU整流站、长距离高压直流海缆、MMC逆变站输送到陆上交流电网,利用DRUMMC高压直流输电系统实现电能传输。图1基于DRU和MMC的混合型远海风电送出系统结构图Fig.1Structure of DRU and MMC based offshore windfarm integration system海上交流系统的交流电压由整流侧小容量MMC建立。整流侧MMC的交流出口连接在整流站交流母线,直流出口接入高压直流线路,整流侧MMC与DRU在

17、交流侧和直流侧均并联。研究与分析彭开军,周国梁,李文津,等.采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案 1672023年7月第59卷第7期系统稳态运行时,海上风电场产生的有功功率全部由DRUMMC高压直流输电系统送出,整流侧小容量MMC不传输有功功率。整流侧小容量MMC的作用在于:建立海上交流电压,为DRU和跟网型风电机组提供电压支撑;控制海上风电全部由DRU送出;为DRU提供无功功率补偿。DRU在交流侧产生(12k1)次谐波电流。由于相同电压等级下电力电缆的电容效应比架空线路大20倍以上,海上风电场中海缆的电容效应对谐波电流的滤波作用明显。此外,谐波电流不会影响风电机组网

18、侧换流器锁相环的锁相功能,跟网型风电机组能够稳定运行。因此,可以不在PCC处装设交流滤波器。1.2DRU运行特性DRU整流站的电路结构见图2。海上风电场发出的有功功率Pw和无功功率Qw注入到整流站交流母线(即PCC),DRU整流站吸收的有功功率和无功功率分别为Pr和Qr。整流侧MMC与DRU在PCC处并联,整流侧MMC输出的无功功率为QMMC,为DRU提供无功功率补偿。整流侧MMC控制海上交流系统频率为f0,PCC处线电压有效值为U1。换流变压器变比为T,折算到阀侧的换流变压器漏抗为Xt0。串联6脉动换流器的个数为Kb,DRU换流站的直流电压和直流电流分别为Id和KbUd,DRU换流站的直流电

19、压受陆上MMC逆变站的定直流电压控制,KbUd在稳态下为其额定值KbUconst。图2DRU换流站电路示意图Fig.2Structure of DRU station下面推导DRU的数学模型。6脉动DRU换流器有负载时的直流电压Ud可以表示为Ud=Ud0-Ud=3 2TU1-3Xt0Id=Uconst(1)式(1)中,Ud0=3 2U1/(T)。根据式(1),直流电流Id可以表示为Id=3 2TU1-Uconst3Xt0(2)由式(1)、(2)可得,DRU换流站吸收的有功功率Pr为Pr=KbUdId=C1U1-C2(3)式(3)中:C1=2KbUconstTXt0,C2=KbU2const3X

20、t0。DRU换流站额定工况下的功率因数可以近似表示为20cosNUdNUd0N=1-12Xt0(4)式(4)中的下标“N”表示额定工况。由式(4)可以得到,DRU换流站额定功率因数与换流变压器漏抗Xt0呈负相关,即换流变压器漏抗越大,DRU换流站功率因数越小,DRU吸收的无功功率越大。DRU换流站吸收的无功功率Qr为Qr=Prtan=(C1U1-C2)C3U21-1(5)式(5)中:tan=1cos2-1=C3U21-1;C3=182T2U2const。由式(3)可以得到,DRU吸收的有功功率Pr由整流站交流母线电压幅值U1决定,Pr与U1呈正相关。由式(5)可以得到,DRU吸收的无功功率Qr

21、由U1或Pr决定。设定海上风电场的无功功率由风电机组平衡,即海上风电场注入PCC的无功功率Qw近似为0,整流侧MMC只提供整流站内的无功功率补偿。根据式(4)可以计算给定换流变压器漏抗Xt0时DRU吸收的无功功率,并考虑一定的裕度,从而确定整流侧MMC的容量。2基于DRU和MMC的混合型远海风电送出系统控制策略海上风电送出系统的控制策略主要包括风电机组的控制策略和换流器的控制策略。在基于DRU和MMC的混合型远海风电送出系统中,风电机组采用跟网型控制;DRU为不控整流单元;整流侧小容量MMC需要建立海上交流系统电压,同时要控制海上风电场输出有功功率全部经过DRU送出;直流输电系统的直流电压由陆

22、上MMC维持。此外,还需要考虑海上和陆上系统故障时的故障穿越策略。2.1风电机组控制策略随着电力电子技术的发展,全功率换流器型风电机组(fullyrated converter based WT,FRCWT)已经逐渐成为远海风电机组的主流选择。其中,基于永磁 同 步 发 电 机 的 全 功 率 换 流 器 型 风 电 机 组(permanent magnet synchronous generator based FRCWT,PMSGFRCWT)不需要多级变速齿轮箱,能够提 168高风电机组的运行可靠性,降低风电机组的维护成本,在远海风电应用场景下具有一定技术优势。在PMSGFRCWT中,风力

23、机在海风推动下带动永磁发电机的转子旋转;风电机组的机侧换流器接入发电机定子绕组,将发电机产生的电磁功率通过直流侧传输给网侧换流器,网侧换流器再经过风电机组箱变将风电升压送出。由于整流侧MMC为海上交流系统提供电压支撑,风电机组可以运行于跟网型控制模式。这样,风电机组的网侧换流器采用定直流电压控制和定无功功率控制,从而维持风电机组背靠背换流器的直流电压,并控制风电机组输出到交流电网的无功功率。风电机组的机侧换流器采用零d轴电流控制策略,控制永磁发电机d轴电流为零,则发电机电磁转矩与q轴电流成正比,即电磁转矩与定子电流呈线性关系,使发电机的转矩控制环节得以简化。q轴电流指令值由最大功率点跟踪(ma

24、ximum powerpoint tracking,MPPT)控制产生,实现最大风能跟踪。2.2整流侧MMC控制策略整流侧装设小容量MMC的首要目的在于建立海上交流系统的电压,因此,整流侧MMC采用交流电压幅值/频率(U/f)控制策略,控制整流站交流母线的交流电压幅值和频率。同时,为了尽可能利用整流侧MMC的无功功率容量,正常状态下整流侧MMC尽量不传输有功功率,需要将海上风电有功出力都通过DRU送出。由式(3)可以看出,DRU不具备主动控制有功能力,其传输的有功功率Pr由整流站交流母线电压幅值U1决定:若整流站交流母线电压幅值升高,则DRU传输有功功率增大;反之,若整流站交流母线电压幅值降低

25、,则DRU传输有功功率减小。此外注意到海上风电具有波动性,整流站交流母线电压幅值不能为恒定值,而应该随着海上风电场输出有功功率的变化而变化。为此,对整流侧MMC附加有功功率控制器,控制器输入为整流侧 MMC 输入有功功率的指令值PMMC*(PMMC*=0)与实际值PMMC的差值,经过PI控制器输出d轴电压指令值,从而控制整流站交流母线电压幅值。当海上风电场输出有功功率增加时,在原来整流站交流母线电压幅值下DRU传输有功功率保持不变,海上风电场多发的有功功率将注入整流侧MMC;在整流侧MMC控制器作用下,整流站交流母线电压幅值升高,从而使DRU传输的有功功率增大;最终在PI控制器的无差调节作用下

26、,注入整流侧MMC的有功功率恢复到0,DRU承担全部海上风电有功功率。整流侧MMC控制整流侧交流母线电压幅值和频率,整流站交流母线相当于海上交流系统的平衡节点,不论海上风电场输出多少有功功率,整流站交流母线通过调节电压幅值总是可以完全吸收的;整流侧MMC能够自动为DRU提供无功功率补偿,维持海上交流系统的无功功率平衡。整流侧MMC控制框图见图3。图3中:PMMC*为整流侧MMC输入有功功率指令值,PMMC*设为0;PMMC为整流侧MMC输入有功功率实际值;ud*(uq*)为d轴(q轴)电压指令值;ud(uq)为d轴(q轴)电压实际值;uq*设为0;id*(iq*)为d轴(q轴)电流指令值;id

27、(iq)为d轴(q轴)电流实际值;uvd*(uvq*)为风电机组出口电压的 d 轴(q轴)指令值。图3整流侧MMC控制框图Fig.3Control block diagram of MMC rectifier2.3逆变侧MMC控制策略DRU不具备控制能力,整流侧MMC的两个控制自由度已经用于控制海上交流电压幅值和频率,所以直流系统的电压需要由逆变侧MMC维持。此外,作为海上风电场系统与陆上交流电网功率交换的接口,逆变侧MMC还可以为陆上电网提供无功功率和交流电压支撑。因此,逆变侧MMC采用定直流电压和定无功功率(或定交流电压幅值)控制。2.4故障穿越策略当海上交流系统发生短路故障时,整流站交流

28、母线电压迅速下降,风电机组网侧换流器功率传输受阻,无法输出风力机捕获的风电,过剩的风电导致风电机组背靠背换流器的直流侧过电压严重。因此,在背靠背换流器的直流侧安装直流耗能装置,当网侧换流器输出功率受阻时,直流耗能装置投入,消耗背靠背换流器直流侧过剩的能量,维持直流电压稳定。由于电力电子器件承受过电流的能力较差,MMC的电流指令值需要经过硬限幅环节。在正常运行状态下,电流指令值由MMC电压控制器产生,研究与分析彭开军,周国梁,李文津,等.采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案 1692023年7月第59卷第7期不会达到限幅值。此时,整流侧MMC的电压控制器可以有效地控制整

29、流站交流母线电压幅值和频率。因此,整流侧MMC可以看做连接到整流站交流母线的电压幅值可控、频率恒定的交流电压源。然而,如果海上系统发生短路故障,整流站交流母线电压下降,整流侧MMC的电流指令值将达到限幅值。此时,整流侧MMC进入电流饱和状态,从海上交流系统看,整流侧MMC的外部特性相当于一个幅值恒定、相角恒定的电流源21。海上交流系统故障清除后,整流侧MMC的交流电压源功能应当尽快恢复,从而稳定海上交流电压。在故障恢复和电压重建过程中,风电机组输出功率恢复,DRU还不能传输所有的风电功率,部分风电功率会注入到整流侧小容量 MMC 中,导致MMC过电流。在这种情况下,整流侧MMC的电流指令值甚至

30、达到限幅值,MMC将无法维持海上交流系统的电压幅值和频率,导致海上交流故障无法恢复和系统失稳。为避免海上故障恢复时整流侧MMC过电流,对风电机组采用主动降低电流控制。由于海上交流系统电气距离较短、海缆单位长度阻抗较小,并且海缆发生金属性故障的概率较大,因此提出风机的故障控制逻辑如下:当风电机组检测到出口电压幅值低于0.8 p.u.时,风电机组的电流指令值通过硬限幅环节限制至0.1 p.u.;当故障清除后,风电机组出口电压幅值恢复至超过0.8 p.u.时,风电机组的电流指令值按照一定变化率逐渐恢复。这样,可以避免海上短路故障后整流侧MMC过电流,使得整流侧MMC能够恢复电压源特性来构建海上交流电

31、压频率。当陆上交流电网发生短路故障时,逆变站交流母线电压迅速下降,DRUMMC直流系统的功率输出受阻,导致直流系统的直流电压迅速上升。因此,在MMC逆变站的直流侧安装直流耗能装置,当检测到直流电压超过预设的阈值时,直流耗能装置投入,在陆上交流电网故障期间消耗过剩的直流功率。3算例仿真为了验证文中提出的基于DRU和MMC的混合型远海风电送出方案的可行性,在PSCAD/EMTDC中搭建了系统的电磁暂态仿真模型。仿真模型结构见图4,海上风电场包含3台等值风电机组,等值风电机组直接连接到整流站交流母线。系统主回路参数见表1-6。图4基于DRU和MMC的混合型远海风电送出算例系统结构图Fig.4Stru

32、cture of DRU and MMC based offshore windfarm integration case system表1等值风电机组参数Table 1Parameters of equivalent wind turbines参数额定功率/MW箱变变比箱变额定容量/MVA箱变漏抗/p.u.LC滤波器电抗/p.u.LC滤波器电纳/p.u.额定交流频率/Hz额定直流电压/kV耗能装置阈值上限/kV额定风速/(ms-1)数值300(WT1号)、300(WT2号)、400(WT3号)0.69 kV/35 kV336(WT1号)、336(WT2号)、448(WT3号)0.070.15

33、0.10501.21.3212表2海上升压站参数Table 2Parameters of offshore stepup station参数变压器变比变压器额定容量/MVA变压器漏抗/p.u.数值35 kV/220 kV360(WT1号)、360(WT2号)、480(WT3号)0.105表3DRU整流器参数Table 3Parameters of DRU rectifier参数换流变压器变比换流变压器额定容量/MVA换流变压器漏抗/p.u.额定交流频率/Hz数值220 kV/246 kV60020.0850表4MMC整流器参数Table 4Parameters of MMC rectifier

34、参数换流变压器变比换流变压器额定容量/MVA换流变压器漏抗/p.u.额定交流频率/Hz额定极间直流电压/kV额定容量/MVA数值220 kV/320 kV3600.150640300 170表5直流海缆参数Table 5Parameters of DC submarine cable参数长度/km单位长度电阻(mkm-1)单位长度电感/(mHkm-1)单位长度电容/(Fkm-1)数值1000.007 90.850.1883.1风速波动算例系统在t=2.0 s之前已经稳定运行于额定工况,3台风电机组均在额定风速12 m/s情况下运行。在t=2.0 s时,风速由12 m/s阶跃降低至11 m/s,

35、混合型远海风电送出系统的响应特性见图5。表6MMC逆变器参数Table 6Parameters of MMC inverter参数换流变压器变比换流变压器额定容量/MVA换流变压器漏抗/p.u.额定交流频率/Hz额定极间直流电压/kV额定直流功率/MW耗能装置阈值上限/kV耗能装置阈值下限/kV数值220 kV/320 kV1 2000.1506401 000704576图5风速波动响应特性Fig.5Response under wind speed fluctuation研究与分析彭开军,周国梁,李文津,等.采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案 1712023年7月

36、第59卷第7期当风速减小时,风力机的机械功率减小,机械功率小于电磁功率,风力机转子转速降低。根据MPPT控制,随着转子转速的降低,风电机组网侧逆变器的有功功率指令值减小,从而使风电机组输出的有功功率减小。风电机组的直流电压基本保持不变。整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制器,当海上风电场发出的有功功率减小时,整流侧MMC交流电压幅值指令值减小,从而控制整流站交流母线电压幅值降低。由式(2)、(3)可以看出,DRUMMC 直流系统的直流电流 Id和DRU吸收有功功率Pr都与整流站交流母线电压幅值U1正相关。因此,随着整流站交流母线电压幅值降低,DRUMMC直流送出系统的直流电

37、流和直流功率降低,系统平稳过渡到新的稳定运行点。3.2海上交流系统短路故障算例系统在t=2.0 s之前已经稳定运行于额定工况,在t=2.1 s时,整流站交流母线发生三相接地短路故障,0.1 s后故障清除。混合型远海风电送出系统的响应见图6。图6海上交流系统故障响应特性Fig.6Response under threephase fault at offshore grid 172由图6可以看出,在三相短路故障发生的瞬间,整流站交流母线电压瞬间跌落到零,DRUMMC直流系统的直流电流也随之下降到零。风电机组有功功率输出受阻,在风电机组的直流耗能装置投入之前,风电机组背靠背换流器的直流电压和风力机

38、的转子转速迅速增加。风电机组采用主动降低电流控制,当风电机组检测到并网点电压幅值跌落至0.8 p.u.时,电流指令的限幅值降低为0.1 p.u.;故障清除后,当风电机组检测到并网点电压幅值恢复至0.8 p.u.时,电流指令值逐渐恢复。因此,在故障恢复阶段,风电机组输出功率平稳增加,不会引起整流侧MMC过电流,海上交流系统电压能够重新建立,海上风电送出系统可以快速恢复正常运行。3.3陆上交流电网短路故障算例系统在t=2.0 s之前已经稳定运行于额定工况,在t=2.1 s时,逆变站交流母线发生三相接地短路故障,0.1 s后故障清除。混合型远海风电送出系统的响应见图7。图7陆上交流电网故障响应特性F

39、ig.7Response under threephase fault at onshore grid由图7可以看出,逆变站交流母线三相短路故障导致逆变站有功功率输出受阻,直流系统中过剩的有功功率会导致直流电压升高。直流系统逆变侧装设直流耗能装置,当直流电压升高到1.1 p.u.时,研究与分析彭开军,周国梁,李文津,等.采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案 1732023年7月第59卷第7期直流耗能装置投入,通过DRU整流站注入直流系统的功率被直流侧耗能装置吸收,限制直流电压。故障消失后,海上风电送出系统可以快速恢复正常运行。4结论文中提出了一种整流侧采用DRU和MM

40、C并联的混合型远海风电送出方案,并提出了相应的控制策略,结论如下:1)与基于MMC的柔性直流送出方案相比,DRU能够降低海上平台的投资和运维成本;整流侧小容量MMC能够为海上交流系统提供电压支撑,无需对风电机组进行构网型改造。2)风电机组采用跟网型控制;整流侧小容量MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制,维持海上交流系统电压,控制海上风电有功功率全部由DRU送出;逆变侧MMC采用定直流电压和定无功功率控制。3)海上交流系统故障可能导致整流侧MMC进入电流饱和状态而丧失交流电压控制能力。海上交流系统故障后,风电机组采用主动降低电流控制,避免故障恢复过程中风电注入导致整流侧小容量MMC

41、过电流,使MMC能够恢复海上交流电压支撑能力。参考文献:1杨光亚.欧洲海上风电工程实践回顾及未来技术展望J.电力系统自动化,2021,45(21):2332.YANG Guangya.Review on engineering practices andfuture technology prospects of European offshore windpowerJ.Automation of Electric Power Systems,2021,45(21):2332.2王秀丽,赵勃扬,黄明煌,等.大规模深远海风电送出方式比较及集成设计关键技术研究J.全球能源互联网,2019,2(2)

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45、RE Session.Paris,France:CIGRE,2016:17.7SIEMENS A G.Siemens revolutionizes grid connection foroffshore wind power plantsDB/OL.(20151023)20191228.https:/ RevolutionizesGridConnectionOffshoreWindPowerPlants.8YU Lujie,LI Rui,XU Lie,et al.Analysis and control ofoffshore wind farms connected with diode Re

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47、方案J.中国电力,2020,53(7):8091.ZHANG Zheren,TANG Yingjie,XU Zheng.Mediumfrequency diode rectifier unit based HVDC transmission foroffshore wind farm integrationJ.Electric Power,2020,53(7):8091.11 唐英杰,张哲任,徐政.基于二极管不控整流单元的远海风电低频交流送出方案J.中国电力,2020,53(7):4454.TANG Yingjie,ZHANG Zheren,XU Zheng.Diode rectifierun

48、it based LFAC transmission for offshore wind farmintegrationJ.Electric Power,2020,53(7):4454.12 CARDIELLVAREZ M,ARNALTES S,RODRIGUEZAMENEDO J L,et al.Decentralized control of offshorewind farms connected to diode based HVDC linksJ.IEEE Transactions on Energy Conversion,2018,33(3):12331241.13 张哲任,金砚秋

49、,徐政.两种基于构网型风电机组和二极管整流单元的海上风电送出方案J.高电压技术,2022,48(6):20982107.ZHANG Zheren,JIN Yanqiu,XU Zheng.Two offshore windfarm integration schemes based on grid forming wind turbines and diode rectifier unitJ.High Voltage Engineering,2022,48(6):20982107.14 NGUYEN T H,LEE D C,KIM C K.A costeffective converter sy

50、stem for HVDC links integrated with offshore wind 174farmsC/39th Annual Conference of the IEEE IndustrialElectronics Society.Vienna,Austria:IEEE,2013:7978 7983.15 NGUYEN T H,LEE D C,KIM C K.A seriesconnectedtopology of a diode rectifier and a voltagesource converterfor an HVDC transmission systemJ.I

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