风机构网二极管直流送出系统、方法、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提出风机构网二极管直流送出系统、方法、设备及存储介质，其中，该系统包括：多风机网侧换流器的直流输入端连接机侧换流器直流母线电容，交流输出端接入风电场交流集电网络；十二脉动二极管整流器的交流输入端经换流变压器接入风电场交流集电网络公共耦合点，直流输出端接入直流输电线路正负端作为整流站，无功补偿滤波装置接入风电场交流集电网络公共耦合点；直流电压可变型模块化多电平换流器的直流输入端通过直流输电线路接收整流后的风电，经过直流

【技术实现步骤摘要】
风机构网二极管直流送出系统、方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及风电场直流送出领域，特别涉及一种风机构网二极管直流送出系统、方法设备及存储介质。

技术介绍

[0002]风电大规模集中并网是我国推进双碳目标、实现清洁能源可持续发展的重要手段。其中风电采用直流输电并网可以实现风电大规模远距离输送，尤其适用于海上风电送出领域。然而，传统基于全控器件的模块化多电平换流平台存在成高昂、体积重量较大的缺点，在未来海上风电场景更加凸显。因此，出现了一类基于二极管直流送出的风电并网方案。
[0003]对于风电二极管直流送出方案，关键问题是交流风电场的构网控制问题。由于二极管自身不具有构网功能，因此需要改变风机换流器控制策略从而成为构网型风机。这种构网型风机将承担风电场交流电压、频率的建立功能，同时还应满足有功输出控制、无功分配控制等功能。应用于二极管直流送出的风机构网控制是目前仍待研究和解决的问题。
[0004]在现有的风机构网二极管直流送出系统中，最主要的方式是风机采用构网控制技术实现风电场交流系统电压、频率的控制。因为二极管整流器的有功输出是需要通过控制交流并网点电压实现的，因此需要控制机端电压控制有功输出。其中一种方式是有功
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电压、无功
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频率下垂控制方法，控制机端电压实现有功控制，控制机端频率实现无功分配。然而这种方式造成了有功
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无功的强烈耦合，因为正如传统交流系统中机间有功的流动是与频率相关而无功的流动是与电压相关的。另一种方法采用有功<br/>‑
频率，无功
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电压下垂控制，同时机端测量频率通过PI控制器附加进入电压指令，利用该附加量调节二极管并网点交流电压实现二极管输出有功的控制。这种方式虽然减轻了有功、无功间的耦合，但是由于不同机机端频率不同，因此无功、有功仍然存在耦合，并且PI积分器会带来无功分配的误差。
[0005]目前二极管直流送出系统受端常采用模块化多电平换流器。但是该换流器均采用定直流电压控制方式，维持直流系统电压恒定，此时二极管整流器输出的有功功率是由风机控制风电场交流电网电压实现的。
[0006]现有方法不能很好的实现风机构网的有功无功解耦控制，其根本原因是风机一方面需要承担传统交流电网的基于有功
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频率、无功
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电压的调节特性，另一方面由于二极管作为整流装置的存在使得总有功调节又需要通过网络电压调节。上述三个控制维度风机构网换流器难以同时实现。实际上，二极管有功功率的控制也可以通过调整直流电压实现，由此风机构网交流系统的交流电压无需改变，风机构网换流器可以简化为传统构网控制设计，自然实现了有功无功解耦。为了实现直流电压的调节，可以采用可变直流电压的模块化多电平换流器作为逆变站，例如少量全桥比例的混合模块化多电平换流器。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0008]为此，本专利技术第一方面提出一种风机构网二极管直流送出系统，利用了直流受端可变电压型模块化多电平换流器对二极管功率的调节能力，结合设计风机换流器的构网控制，实现了风机构网交流系统的有功无功解耦控制，提高了风机交流构网系统的可靠性，使经典交流系统控制理论可以适用于风机构网二极管送出系统。
[0009]本专利技术第二方面提出一种风机构网二极管直流送出系统的控制方法。
[0010]本专利技术第三方面提出一种计算机设备。
[0011]本专利技术第四方面提出一种存储介质。
[0012]本专利技术第一方面实施例提出了一种风机构网二极管直流送出系统，包括：风机网侧换流器、十二脉动二极管整流器、无功补偿滤波装置和直流电压可变型模块化多电平换流器，其中，所述风机网侧换流器的直流输入端连接机侧换流器直流母线电容，交流输出端接入风电场交流集电网络，用于获取风电的直流
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交流逆变；所述十二脉动二极管整流器的交流输入端经换流变压器接入风电场交流集电网络公共耦合点，直流输出端接入直流输电线路正负端作为整流站，用于实现风电场风电的交流
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直流整流；所述无功补偿滤波装置接入所述风电场交流集电网络公共耦合点；所述直流电压可变型模块化多电平换流器的直流输入端通过直流输电线路接收整流后的风电，经过所述直流
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交流逆变，交流输出端接入受端电网，实现风电并网。
[0013]本专利技术实施例的风机构网二极管直流送出系统，实现了风机构网交流系统的有功无功解耦控制，提高了风机交流构网系统的可靠性，使经典交流系统控制理论可以适用于风机构网二极管送出系统。
[0014]本专利技术第二方面实施例提出了一种风机构网二极管直流送出方法，包括：
[0015]将风机网侧换流器的直流输入端连接机侧换流器直流母线电容，交流输出端接入风电场交流集电网络，获取风电的直流
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交流逆变；将十二脉动二极管整流器的交流输入端经换流变压器接入风电场交流集电网络公共耦合点，直流输出端接入直流输电线路正负端作为整流站，实现风电场风电的交流
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直流整流；将无功补偿滤波装置接入所述风电场交流集电网络公共耦合点；将直流电压可变型模块化多电平换流器的直流输入端通过直流输电线路接收整流后的风电，经过所述直流
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交流逆变，交流输出端接入受端电网，实现风电并网。
[0016]本专利技术实施例的风机构网二极管直流送出系统的控制方法，实现了风机构网交流系统的有功无功解耦控制，提高了风机交流构网系统的可靠性，使经典交流系统控制理论可以适用于风机构网二极管送出系统。
[0017]本专利技术第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现所述风机构网二极管直流送出系统的控制方法。
[0018]本专利技术第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如所述风机构网二极管直流送出系统的控制方法。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]风电场整体送出功率是利用逆变侧直流电压可变型模块化多电平换流器通过改变直流电压调节的。此时二极管整流器交流电网电压无需调节，风机构网换流器化简为经典的构网控制策略，完全实现了有功、无功的解耦。这使得控制性能得到提升，控制器设计
得到简化。同时，采用本方法的风电场交流系统特性与传统交流构网系统类似，可靠性得到提升，并且相应的经典分析方式可以直接用于指导分析设计。
[0021]由于二极管整流直流系统直流电压变化范围较小就可以实现功率大范围控制，因此逆变侧可以采用很小比例的全桥子模块组成的混合MMC，成本增加不明显。
[0022]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风机构网二极管直流送出系统，其特征在于，包括：风机网侧换流器、十二脉动二极管整流器、无功补偿滤波装置和直流电压可变型模块化多电平换流器，其中，所述风机网侧换流器的直流输入端连接机侧换流器直流母线电容，交流输出端接入风电场交流集电网络，用于获取风电的直流
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交流逆变；所述十二脉动二极管整流器的交流输入端经换流变压器接入风电场交流集电网络公共耦合点，直流输出端接入直流输电线路正负端作为整流站，用于实现风电场风电的交流
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直流整流；所述无功补偿滤波装置接入所述风电场交流集电网络公共耦合点；所述直流电压可变型模块化多电平换流器的直流输入端通过直流输电线路接收整流后的风电，经过所述直流
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交流逆变，交流输出端接入受端电网，实现风电并网。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统，还包括：频率检测通信单元，用于检测所述风电场交流集电网络公共耦合点处的电网频率，并将所述电网频率输至所述直流电压可变型模块化多电平换流器，进行直流电压调节。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流电压可变型模块化多电平换流器的每一相包括上桥臂和下桥臂，每个桥臂分别由多个相同的全控型半桥电压源子模块与多个相同的全控型全桥电压源子模块级联构成。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述每一相的上桥臂下端和下桥臂上端各通过电感进行连接，所有相的上桥臂上端进行连接作为直流正端，所有相的下桥臂下端进行连接作为直流负端。5.一种风机构网二极管直流送出系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将风机网侧换流器的直流输入端连接机侧换流器直流母线电容，交流输出端接入风电场交流集电网络，获取风电的直流
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交流逆变；将十二脉动二极管整流器的交流输入端经换流变压器接入风电场交流集电网络公共耦合点，直流输出端接入直流输电线路正负端作为整流站，实现风电场风电的交流
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直流整流；将无功补偿滤波装置接入所述风电场交流集电网络公共耦合点；将直流电压可变型模块化多电平换流器的直流输入端通过直流输电线路接收整流后的风电，经过所述直流
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交流逆变，交流输出端接入受端电网，实现风电并网。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将风机网侧换流器的直流输入端连接机侧换流器直流母线电容，交流输出端接入风电场交流集电网络，获取风电的直流
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交流逆变，包括：设定风机网侧换流器输出的有功功率参考值，采集风机网侧换流器输出的有功功率，计算功率偏差信号；将所述功率偏差信号与基准频率求和，得到频率参考值；将所述频率参考值对时间积分得到相位参考值；设定风机网侧换流器输出的无功功率参考值，采集风机网侧换流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯伦，宋强，曾嵘，余占清，赵彪，屈鲁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：