[发明专利]一种海上风电柔性直流送出系统故障穿越方法

权利要求书

1.一种海上风电柔性直流送出系统故障穿越方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、考虑柔性直流输电系统与传统输电系统的区别，设计适合海上风电送出的柔性直流输电系统控制策略；

步骤2、分析直流耗能装置的工作原理，并指出工程上直流耗能装置设计功率大，投切时间长的原因；

步骤3、提出直流耗能装置与风场侧换流器降压、风电场主动降载的故障穿越控制策略，并与只投入直流耗能装置进行故障穿越的方法进行比较。

2.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流送出系统故障穿越方法，其特征在于，所述步骤1中的适合海上风电送出的柔性直流输电系统控制策略，风场侧MMC可看做电压源，为风电场交流母线电压提供稳定的频率和幅值，吸收风电场传递的功率，从而保证风场的稳定运行；实际运行控制方式为直接电压控制，控制策略为：

式中：u_dref,u_qref分别为d、q轴参考电压，θ_passive为参考相位，电网电压定向于d轴，θ₀为初始相位，f₀为交流电压频率，U_WF为风电场交流母线电压，U_acref为其参考值，控制环中取标幺值为1，U_dc为柔直系统直流电压；

为保证MMC-HVDC的直流电压稳定和输出无功功率为0，当d轴与交流系统电压相量重合时，电网侧MMC电流内环表达式为：

式中：i_d、i_q、u_sd、u_sq为GSMMC输出电流和电压；i_d^*，i_q^*分别为电流参考值；u_d，u_q代表d，q轴参考电压；K_p，K_i分别为电流内环比例积分系数；L为等值电感；ω为交流电网频率。

3.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流送出系统故障穿越方法，其特征在于，所述步骤2中工程上直流耗能装置设计功率大，投切时间长的原因分析，若额定直流电压为U_dcref，DC Chopper动作阈值为kU_dcref，耗能电阻耗散的功率为P_diss，故障期间GSMMC输出功率为P_GSfault，风电场的输出功率为P_WF，则耗能电阻取值为：

为保证在电网电压跌落为0时系统仍能实现故障穿越，根据上式，耗能电阻R_chopper的取值通常为耗散功率为风场额定功率时的计算值；这导致DC Chopper设计容量非常大，造价较贵；

在一个控制周期T内，为实现耗能电阻吸收风电场输出的功率，应满足下式：

P_WFT＝P_WFmaxt_on

上式经过变换可得到耗能电阻投切占空比D为：

式中：P_WFmax为风电场额定功率；t_on为耗能电阻开通时间；

由上式可知，风电场输出功率越大，占空比越大，耗能电阻的投入时间就越长，当P_WF＝P_WFmax时，D＝1，耗能电阻在故障期间一直投入。