基于二极管不控整流单元的远海风电低频交流送出方案

远海风电场凭借其丰富稳定的风能资源成为未来风电发展的主要趋势。目前已投运的远海风电送出工程大多采用柔性直流输电技术,其投资成本较高。为此,提出一种基于二极管不控整流单元(diode rectifierunit,DRU)的远海风电低频交流送出方案。该方案取消了海上换流器平台,采用DRU代替常规交–直–交变频器中的低频侧换流器,能够有效降低工程的投资成本和运行损耗。由于DRU不具备主动控制能力,提出适用于远海风电低频交流送出系统的风电机组控制策略,其中机侧换流器采用定直流电压控制,网侧换流器则在全局统一参考坐标系下同时实现最大功率跟踪控制和交流侧电压控制。最后,通过PSCAD/EMTDC进行算例仿真,对风电功率波动、陆上交流电网三相短路故障和海上交流电网三相短路故障等典型工况下的系统响应特性进行研究,验证所提方案的可行性。

基于二极管不控整流桥和MMC的新型大功率整流电路损耗特性研究

本文对由二极管不控整流桥和MMC(Modular multilevel converter)构成的新型大功率整流电路的损耗特性进行理论分析研究。首先,详细介绍该电路的拓扑结构及其两种不同工作模式,设计其控制策略并进行仿真验证。然后,理论分析推导了MMC子模块中IGBT/Diode的开关损耗、通态损耗的计算表达式。最后,在PSCAD/EMTDC软件中搭建10kV系统仿真算例,对其子模块各个开关器件的开关损耗和通态损耗及总损耗进行定量分析。本文的研究为后续装置的散热系统设计提供了有力的理论依据。

采用中频不控整流直流系统的远海风电送出方案

远海风电场具有更加丰富和稳定的风能资源,是未来风电发展的主要趋势,目前远海风电主要通过柔性直流系统并网。整流侧采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit, DRU)具有明显的经济优势和发展前景,是学术界和工业界的研究热点。为了进一步提高远海风电送出系统的经济性,以整流侧采用DRU的高压直流输电系统为基本拓扑,提出采用中频不控整流直流系统的远海风电送出方案,通过把风电场交流电网的运行频率选为100~400 Hz,可以大幅度减小升压变压器和交流滤波器的体积和重量。同时,提出适用于中频不控整流直流系统的风电机组控制策略,其中,机侧换流器采用定直流电压控制,网侧换流器在全局统一参考坐标系下同时实现定功率控制和定交流侧电压控制。最后,通过PSCAD/EMTDC进行算例仿真,对所提方案的可行性进行验证。

海上风电经DR-MMC并联混合直流送出系统启动及协调控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统由于运行方式灵活、具备无源运行能力的特点,在远海风电送出工程中获得了广泛应用;基于二极管不控整流(diode rectifier,DR)的送出方式由于海上平台体积小、造价低等优点,也是海上风电送出极具潜力的备选方案,但其缺乏无源运行能力。利用MMC并联DR构成海上风电混合直流送出系统,使得海上风电机组无需加装储能装置和控制策略改造,实现无源系统的启动和运行。混合系统通过海上MMC建立海上风电场侧交流电压,实现部分风电机组并网运行并启动DR,进而实现整个系统的功率送出。对传统V/F控制MMC的并联混合直流系统有功功率倒送现象进行了机理分析。基于分析模型,提出了一种基于有功-电压下垂的协调控制策略,实现了风功率变化下MMC送出功率的控制。最后利用PSCAD/EMTDC建立了直驱海上风电场经±200 kV/800 MW混合直流输电送出的系统模型,仿真结果验证了上述启动和协调控制策略的有效性。

经DRU送出的海上风电交流系统潮流计算方法

目前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DRU(二极管不控整流单元)可以进一步提升直流系统的经济性和可靠性。因此提出基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统稳态潮流计算方法。描述了基于DRU的海上风电并网系统拓扑结构,介绍了风电机组采用Q-f(无功功率-频率)下垂控制的构网型控制策略,提出了稳态潮流计算方法。该方法根据DRU换流站交流母线的无功功率不平衡量来进行潮流迭代,并计及构网型风电机组的Q-f下垂控制特性。在海上风电低频交流汇集送出系统和海上风电中频交流汇集直流送出系统中,分析了基于构网型风电机组和DRU的海上风电交流系统的稳态运行特性,验证了所提方法的有效性。