新型混合高压直流输电技术在海上风电场并网中的应用
发布时间：2019-09-02 19:11
【摘要】：对由双馈风电机组组成的海上风电场采用混合高压直流输电技术并网时风电场内部的电压和频率控制进行了研究。混合高压直流输电系统由双桥十二脉波不控整流换流器(DBC)、模块化多电平换流器和高压直流输电线路组成。首先,通过深入的理论分析阐明当由双馈风电机组组成的海上风电场采用混合高压直流输电技术并网时,风电场内部的电压可以自动维持在一个合适的范围内并随双馈风电机组输出有功功率的变化而变化。在此基础上,设计了双馈风电机组转子侧换流器的控制器以实现对风电场内部交流系统频率的控制,同时实现了双馈风电机组输出有功功率的最大功率点跟踪。为防止岸上公共连接点发生三相接地短路故障时基于DBC的高压直流输电系统发生过电压,设计了故障时双馈风电机组的控制策略。最后,对建立的采用混合高压直流输电技术并网的海上风电场模型进行了数字仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性和所提出控制策略的有效性。
【图文】：
所提出的风电场内部的电压和频率控制策略并不适用。本文通过深入的理论分析证明了当Ｄ－ＨＶＤＣ用于由双馈风电机组组成的海上风电场的并网时，风电场内部的电压可以自动被维持在一个合适的范围内。在此基础上，提出了风电场内部的频率控制器，同时实现了风力发电机输出的最大功率跟踪。本文和文献［６－８］的研究表明，对于现在主流的两种类型的海上风电场，采用Ｄ－ＨＶＤＣ实现其并网都是可行的。１系统结构对于由双馈风电机组组成的海上风电场，当采用Ｄ－ＨＶＤＣ技术并网时，其系统结构如图１所示。图中，ＰＣＣ表示公共连接点。为简化系统建模，风电场内部的所有风电机组被等效成为一台２５０ＭＷ的风力发电机［９］。由风力发电机发出的电能首先通过升压变压器Ｔｗ汇入海上交流电网，然后经三绕组变压器Ｔｄ进一步升压，再通过ＤＢＣ整流后送入高压直流输电线路，最后由接收端的ＭＭＣ逆变成交流电送入岸上交流系统。滤波装置用于滤除ＤＢＣ产生的谐波，并对变压器和ＤＢＣ消耗的无功功率进行补偿。图１采用Ｄ－ＨＶＤＣ技术并网的海上风力发电系统Ｆｉｇ．１ＯｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈＤ－ＨＶＤＣｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ下文的理论分析将表明，稳态情况下风电场内部的电压可以被自动维持在一个合适的范围内。在此基础上，ＲＳＣ被用于控制风电场内部的频率，同时实现风力发电机输出的最大功率跟踪，双馈风电机组的网侧换流器（ＧＳＣ）用于维持双馈风电机组转子侧直流电容电压恒定。岸上ＭＭＣ工作于定直流电压模式以维持Ｄ－ＨＶＤＣ接收端直流电压恒定，由于ＭＭＣ的建模与控制在很多
围内。在此基础上，ＲＳＣ被用于控制风电场内部的频率，同时实现风力发电机输出的最大功率跟踪，双馈风电机组的网侧换流器（ＧＳＣ）用于维持双馈风电机组转子侧直流电容电压恒定。岸上ＭＭＣ工作于定直流电压模式以维持Ｄ－ＨＶＤＣ接收端直流电压恒定，由于ＭＭＣ的建模与控制在很多文献中已有研究［１０－１１］，本文不再赘述。本文ＭＭＣ采用文献［１１］中所述的调制策略和文献［１２］中所述的子模块电压平衡策略。２控制策略２．１风电场内部的交流电压分析如图２所示，当双馈风电机组与阻感负载串联时，其机端电压和频率分别为［１３］：Ｕｓ＝ＰＧＲ２ψ２ｓ３ψ２ｓＲ－ＰＧi幔蹋玻ǎ保│兀澹剑校牵遥玻肠祝玻螅遥校莍幔蹋玻ǎ玻┦街校害兀逦低称德剩唬眨笪ㄗ硬嘞嗟缪狗担唬校俏》绲缁槭涑龅挠泄β剩沪祝笪ㄗ哟帕矗唬椅涸氐缱瑁唬涛涸氐绺小Ｍ迹菜》绲缁橛胱韪懈涸卮疲椋纾玻模铮酰猓欤妫澹洌鳎椋睿洌簦酰颍猓椋睿澹螅悖铮睿睿澹悖簦澹洌鳎椋簦瑁颍澹螅椋螅簦幔睿悖澹椋睿洌酰悖簦幔睿悖澹欤铮幔湮南祝郏保常葜赋觯运》绲缁槔此担涠ㄗ哟帕纯梢杂勺拥缌鞯模渲岱至靠刂疲涫涑龅挠泄β士梢杂勺拥缌鞯模裰岱至靠刂啤Ｒ虼耍谕迹菜镜南低持校梢匀衔》绲缁榛说缪沟钠德屎头凳怯筛涸氐奶匦运龆ǖ摹７治鲇伤》绲缁樽槌傻暮Ｉ戏绲绯⊥ü模龋郑模貌⑼狈绲绯∧诓康慕涣飨低车缪故保南祝郏保常莸难芯烤哂泻艽蟮牟慰技壑怠Ｔ诜绲绯≌Ｔ诵惺保》绲缁
本文编号：2531119
【图文】：
所提出的风电场内部的电压和频率控制策略并不适用。本文通过深入的理论分析证明了当Ｄ－ＨＶＤＣ用于由双馈风电机组组成的海上风电场的并网时，风电场内部的电压可以自动被维持在一个合适的范围内。在此基础上，提出了风电场内部的频率控制器，同时实现了风力发电机输出的最大功率跟踪。本文和文献［６－８］的研究表明，对于现在主流的两种类型的海上风电场，采用Ｄ－ＨＶＤＣ实现其并网都是可行的。１系统结构对于由双馈风电机组组成的海上风电场，当采用Ｄ－ＨＶＤＣ技术并网时，其系统结构如图１所示。图中，ＰＣＣ表示公共连接点。为简化系统建模，风电场内部的所有风电机组被等效成为一台２５０ＭＷ的风力发电机［９］。由风力发电机发出的电能首先通过升压变压器Ｔｗ汇入海上交流电网，然后经三绕组变压器Ｔｄ进一步升压，再通过ＤＢＣ整流后送入高压直流输电线路，最后由接收端的ＭＭＣ逆变成交流电送入岸上交流系统。滤波装置用于滤除ＤＢＣ产生的谐波，并对变压器和ＤＢＣ消耗的无功功率进行补偿。图１采用Ｄ－ＨＶＤＣ技术并网的海上风力发电系统Ｆｉｇ．１ＯｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈＤ－ＨＶＤＣｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ下文的理论分析将表明，稳态情况下风电场内部的电压可以被自动维持在一个合适的范围内。在此基础上，ＲＳＣ被用于控制风电场内部的频率，同时实现风力发电机输出的最大功率跟踪，双馈风电机组的网侧换流器（ＧＳＣ）用于维持双馈风电机组转子侧直流电容电压恒定。岸上ＭＭＣ工作于定直流电压模式以维持Ｄ－ＨＶＤＣ接收端直流电压恒定，由于ＭＭＣ的建模与控制在很多
围内。在此基础上，ＲＳＣ被用于控制风电场内部的频率，同时实现风力发电机输出的最大功率跟踪，双馈风电机组的网侧换流器（ＧＳＣ）用于维持双馈风电机组转子侧直流电容电压恒定。岸上ＭＭＣ工作于定直流电压模式以维持Ｄ－ＨＶＤＣ接收端直流电压恒定，由于ＭＭＣ的建模与控制在很多文献中已有研究［１０－１１］，本文不再赘述。本文ＭＭＣ采用文献［１１］中所述的调制策略和文献［１２］中所述的子模块电压平衡策略。２控制策略２．１风电场内部的交流电压分析如图２所示，当双馈风电机组与阻感负载串联时，其机端电压和频率分别为［１３］：Ｕｓ＝ＰＧＲ２ψ２ｓ３ψ２ｓＲ－ＰＧi幔蹋玻ǎ保│兀澹剑校牵遥玻肠祝玻螅遥校莍幔蹋玻ǎ玻┦街校害兀逦低称德剩唬眨笪ㄗ硬嘞嗟缪狗担唬校俏》绲缁槭涑龅挠泄β剩沪祝笪ㄗ哟帕矗唬椅涸氐缱瑁唬涛涸氐绺小Ｍ迹菜》绲缁橛胱韪懈涸卮疲椋纾玻模铮酰猓欤妫澹洌鳎椋睿洌簦酰颍猓椋睿澹螅悖铮睿睿澹悖簦澹洌鳎椋簦瑁颍澹螅椋螅簦幔睿悖澹椋睿洌酰悖簦幔睿悖澹欤铮幔湮南祝郏保常葜赋觯运》绲缁槔此担涠ㄗ哟帕纯梢杂勺拥缌鞯模渲岱至靠刂疲涫涑龅挠泄β士梢杂勺拥缌鞯模裰岱至靠刂啤Ｒ虼耍谕迹菜镜南低持校梢匀衔》绲缁榛说缪沟钠德屎头凳怯筛涸氐奶匦运龆ǖ摹７治鲇伤》绲缁樽槌傻暮Ｉ戏绲绯⊥ü模龋郑模貌⑼狈绲绯∧诓康慕涣飨低车缪故保南祝郏保常莸难芯烤哂泻艽蟮牟慰技壑怠Ｔ诜绲绯≌Ｔ诵惺保》绲缁
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