【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电网，具体地，涉及一种dru-lfac系统以及风电机组构网型控制、黑启动控制方法
技术介绍
1、随着海上风能开发的不断深入，海上风电场逐渐向大容量、深远海方向发展。随着输电距离与额定容量的增长，目前常见的基于模块化多电平换流器(modular multilevelconverter,mmc)的柔性直流输电(mmc based high voltage direct current,mmc-hvdc)方案的一系列不足开始显现，包括mmc换流阀造价高；海上换流站成本高；深远海维护成本高，可靠性低等。因此，亟需研究一种容量大、距离远、经济性高的新型输电方式，以满足深远海大容量风电场电能送出的需求
2、基于二极管不控整流单元的低频交流输电技术(diode rectifier unit basedlow frequency alternating current，dru-lfac)兼具lfac与dru的优点，具备包括无海上换流站，维护简单，交流易组网；海缆电容效应小，充电电流小，损耗小；岸上背靠背变流器成本低等突出优势，是目前低成本海风直流输电系统的研究热点，在深远海大容量风电场电能送出场景下有较大的应用前景。
3、然而，dru本身为不控单元，无法自主建立海上交流电网，普通跟网型风电机组无法直接经过dru实现功率的输送以及并网；
4、此外，低频侧系统中的功率耦合关系与传统电力系统中有较大差异，需根据系统的实际特性研究新的控制策略；最后，dru-lfac电能送出系统中有较长的交流输电线路，启
5、因此，为了解决上述问题，需要研究一种能够适用于dru-lfac系统的风电机组构网型控制策略及其相应黑启动控制策略。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种dru-lfac系统以及风电机组构网型控制、黑启动控制方法。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种dru-lfac系统，包括依序连接的海上风电场、低频侧子系统、岸上背靠背变流器、岸上电网以及安装在所述低频侧子系统的滤波器；
3、所述海上风电场采用永磁直驱全功率风电机组，其发出的低频交流电lfac通过所述低频侧子系统送出至所述岸上背靠背变流器处；
4、所述岸上背靠背变流器将所述低频交流电lfac变频至高频交流电并送入所述岸上电网；
5、所述滤波器用于无功补偿，为所述岸上背靠背变流器提供正常运行所需的无功；
6、其中：
7、所述低频侧子系统包括依序连接的风机线路侧变流器、第一变压器、海上风场集群馈线、第二变压器、交流海缆和换流变压器；
8、所述岸上背靠背变流器包括连接的十二脉波的二极管整流单元dru及模块化多电平变流器mmc；
9、所述dru-lfac系统具有有功-电压的耦合特性，以及无功-频率耦合特性。
10、优选的，所述永磁直驱全功率风电机组采用最大功率点跟踪mppt控制时，输入至所述二极管整流单元dru的有功功率pdr由风速唯一确定；在所述有功功率pdr确定的条件下，所述低频侧子系统中的公共连接点pcc电压点处的电压upcc能够确定且范围变化在0.9pu-1.08pu之间，pu为额定电压值；此时，所述dru-lfac系统具有有功-电压的耦合特性；
11、在所述低频侧子系统中的公共连接点pcc电压点处的电压upcc确定的条件下，通过控制所有风机线路侧变流器输出的总无功功率qwt来控制低频侧子系统的频率f，且f与输入至dru的无功功率qwt呈负相关，此时，所述dru-lfac系统具有无功-频率耦合特性。
12、优选的，所述低频侧子系统存在关系：
13、pdr＝pwt-ptf-pnet-pline＝pwt-δp (1)
14、
15、式中，pdr为输入至dru的有功功率，pwt为所有风机线路侧变流器输出的总有功功率，put、pnet、pline分别为第一或第二变压器、海上风场集群馈线以及交流电缆上损耗的总有功功率，udder为dru交流侧电压，upcc为低频侧子系统的公共连接点pcc电压，xline为交流电缆电抗；δp表示功率损耗，δu表示电压损耗；
16、所述dru直流侧电压和电流为：
17、
18、式中，udc为dru直流侧电压，idc为dru直流侧电流，n为级联六脉波dru的个数，xt0及pt0分别为dru换流变压器的漏抗及有功损耗；
19、所述系统dru-lfac运行时udc由mmc进行控制，udc为一个恒定值，所述dru交流侧电压为：
20、
21、所述低频侧子系统的公共连接点pcc电压关于pwt的关系式为：
22、
23、所述永磁直驱全功率风电机组采用最大功率点跟踪控制mppt，所有风机线路侧变流器输出的总有功功率pwt仅由当前风速决定，为一个确定量；
24、所述upcc也为一个确定量，其大小随变流器输出有功的变化在固定范围内进行变化；
25、此时，所述dru-lfac系统具有有功-电压的耦合特性。
26、优选的，所述低频侧子系统内存在关系为：
27、qdr＝qwt-qtf-qnet-qline＝qwt-δq (7)
28、式中，qdr为输入至dru的无功功率，qwt为所有风机线路侧变流器输出的总无功功率，qtf、qnet、qline分别为第一或第二变压器、海上风场集群馈线以及交流电缆上损耗的总无功功率；
29、所述dru输入的的无功功率为：
30、
31、式中，为dru的功率因数，μ为dru的换相重叠角；
32、所述dru直流侧电流为：
33、
34、式中，f为低频侧子系统的频率，lt0为换流变压器的漏感，有lt0＝xt0/(2πf)；
35、所述dru的有功功率考虑到忽略pt0后，表示为pdr＝idcudc；
36、所述低频侧子系统的频率f关于qwt的表达式为：
37、
38、所述pcc点处的电压upcc受有功功率控制，所有风机线路侧变流器，在所述变流器输出有功pwt确定的情况下，通过调节所有风机线路侧变流器输出的总无功功率qwt实现对低频侧子系统频率的调节，且qwt与低频侧子系统频率呈负相关；
39、此时，所述dru-lfac系统具有无功-频率耦合特性。
40、根据本专利技术的第二个方面，提供一种适用于dru-lfac系统的风电机组构网型控制方法，包括：
41、海上风电场的风机线路侧变流器按照最大功率点跟踪mppt进行控制；
42、海上风电场的网侧有三层控制，从外到内分为：d轴直流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种DRU-LFAC系统，其特征在于，包括依序连接的海上风电场、低频侧子系统、岸上背靠背变流器、岸上电网以及安装在所述低频侧子系统的滤波器；
2.根据权利要求1所述的一种DRU-LFAC系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种DRU-LFAC系统，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的一种DRU-LFAC系统，其特征在于，
5.一种适用于权利要求1所述的DRU-LFAC系统的风电机组构网型控制方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种适用于DRU-LFAC系统的风电机组构网型控制方法，其特征在于，所述d轴直流电压控制，具体为：
7.根据权利要求5所述的一种适用于DRU-LFAC系统的风电机组构网型控制方法，其特征在于，所述交流电压中环控制包括电容前馈解耦以及交流电压动态控制；
8.根据权利要求5所述的一种适用于DRU-LFAC系统的风电机组构网型控制方法，其特征在于，所述电流内环控制，具体为：
9.一种适用于权利要求1所述的DRU-LFAC系统的黑启动控制方法，
10.根据权利要求9所述的一种适用于DRU-LFAC系统的黑启动控制方法，其特征在于，所述通过所述辅助变流器对海上风电场进行黑启动，控制海上风电场的风电机组在跟网型与构网型之间切换，以配合所述辅助变流器进行黑启动，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种dru-lfac系统，其特征在于，包括依序连接的海上风电场、低频侧子系统、岸上背靠背变流器、岸上电网以及安装在所述低频侧子系统的滤波器；
2.根据权利要求1所述的一种dru-lfac系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种dru-lfac系统，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的一种dru-lfac系统，其特征在于，
5.一种适用于权利要求1所述的dru-lfac系统的风电机组构网型控制方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种适用于dru-lfac系统的风电机组构网型控制方法，其特征在于，所述d轴直流电压控制，具体为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，林传伟，杨仁炘，田行健，詹银，汪逍旻，代妍妍，
申请(专利权)人：中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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