[发明专利]基于二极管和IGCT器件的海上风电并网系统及控制方法

说明书

本公开提出一种基于二极管和IGCT器件的海上风电并网系统及控制方法，海上送端换流站采用基于IGCT电流源型的第一换流器和基于二极管的第二换流器，可以将海上风电场产生的交流电转换为直流电并向陆上受端换流站输送，并且陆上受端换流站采用基于IGCT电流源型的第三换流器，将海上送端换流站输送的直流电转换为交流电并输送至陆上交流电网。从而，采用二极管不控整流集成度更高，成本更低，无需控制系统，可以大大降低海上换流站重量，利用小容量的IGCT提供电压支撑，助力二极管不控整流实现无源启动，有利于降低海上风电场的造价成本，并且轻型化换流站方便运输安装。此外，海上送端换流站包括两个换流器，因此，可以提高海上风电的输送效率。

技术领域

本公开涉及海上风力发电技术领域，尤其涉及一种基于二极管和IGCT器件的海上风电并网系统及控制方法。

背景技术

随着海上风电场的规模化开发和布局逐步从近海走向远海，传统HVAC技术应用逐渐遇到瓶颈，一般采用高压直流输电HVDC技术。

相关技术中，一般均采用电压源型柔性直流输电技术，但是，采用该方式存在整体造价偏高、海上平台体积重量偏大、施工安装困难等技术问题。此外，当海上风电输送容量大时，换流站采用单个换流器结构面临电压等级高、电流幅值大的要求。

发明内容

本申请提出了一种基于二极管和IGCT器件的海上风电并网系统及控制方法，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本申请第一方面实施例提出了一种基于二极管和IGCT器件的海上风电并网系统，包括：海上送端换流站，和与海上送端换流站连接的陆上受端换流站，海上送端换流站包括基于IGCT电流源型的第一换流器和基于二极管的第二换流器，用于将海上风电场产生的交流电转换为直流电并向陆上受端换流站输送；陆上受端换流站包括基于IGCT电流源型的第三换流器，用于将海上送端换流站输送的直流电转换为交流电并输送至陆上交流电网。

一些实施例中，基于IGCT电流源型的第一换流器采用定交流母线电压控制策略和定频率控制策略，基于二极管的第二换流器不设控制策略。

一些实施例中，基于IGCT电流源型的第三换流器采用定直流电流控制策略和交流母线电压控制策略。

一些实施例中，海上风电并网系统在启动的过程中，依次进行以下操作：陆上受端换流站启动第三换流器的定直流电压控制策略，建立直流电压；海上送端换流站启动第一换流器的定交流母线电压控制策略，建立海上交流母线电压；陆上受端换流站的第三换流器切换为定直流电流控制策略。

一些实施例中，在海上风电场的功率降低的情况下，第三换流器的定直流电流控制策略的电流整定值根据海上风电场的功率进行调整，并且在第一换流器的输送功率处于满发状态时，海上风电场的剩余功率通过第二换流器进行传输。

一些实施例中，第一换流器和第二换流器的输送功率之和等于第三换流器的接收功率。

一些实施例中，系统还包括：第一升压变压器，设置于第一换流器和海上风电场之间；第二升压变压器，设置于第二换流器和海上风电场之间；第一升压变压器和第二升压变压器配置用于将海上风电场产生的交流电进行升压处理。

一些实施例中，基于IGCT电流源型的第一换流器、基于IGCT电流源型的第三换流器均采用IGCT串联的拓扑结构。

一些实施例中，第一换流器、第三换流器分别包括三个阀臂，阀臂均采用若干个IGCT串联二极管结构串联构成，并且第一换流器中的IGCT数量与第一换流器的输送功率相关，第三换流器中的IGCT数量与第三换流器的接收功率相关。