[发明专利]基于全桥MMC直流侧串联的海上风电并网系统及其控制方法

摘要

本发明涉及一种基于全桥MMC直流侧串联的海上风电并网系统及其控制方法，属于海上风电的并网技术领域；所述并网系统由多台原动机，齿轮箱，风力发电机，隔离变压器，全桥MMC组成的多台海上平台设备，直流电缆，以及设置在陆地上的并网变流器构成；所述控制方法包括：各全桥MMC交流侧电压的幅值控制、全桥MMC直流侧的电压控制和并网变流器直流侧的电流控制三部分。本发明通过直流侧串联获得高电压，用于海上风电的传输，该系统可以省去变流器、变压器；通过调整全桥MMC的直流侧输出电压来控制风力发电机的输出功率，直流回路的电流由并网变流器控制；本发明所提供的并网系统及控制方法具有控制简单，性能好，且容易实现的特点，且有较好的可扩展性。

主权项

1.一种基于全桥MMC直流侧串联的海上风电并网系统的控制方法，其特征在于：所述海上风电并网系统由多台原动机，齿轮箱，风力发电机，隔离变压器，全桥MMC组成的多台海上平台设备，直流电缆，以及设置在陆地上的并网变流器构成；其中，每台原动机将风力转换成风叶旋转的机械能，经过变速的齿轮箱加速后，驱动风力发电机的转子旋转，风力发电机将机械能转化成电能；风力发电机的输出端接隔离变压器的一次绕组，隔离变压器的二次绕组接全桥MMC的交流侧；多台海上平台设备中的全桥MMC的直流侧依次串联连接，再通过电抗器与并网变流器连接形成串联回路；并网变流器的交流侧接入电网；所述风力发电机采用极对数的工频异步感应电机；所述控制方法包括：各全桥MMC交流侧电压的幅值控制、各全桥MMC直流侧的电压控制和并网变流器直流侧的电流控制三部分；其中所述各全桥MMC交流侧电压的幅值控制具体包括：在运行过程中，全桥MMC输出电压和输出频率的比值为定值；有功功率参考值(Pref)由最大功率跟踪控制(MPPT)或是上级调度给出，将有功功率参考值与风力发电机的实际功率(P)做比较，得到有功功率偏差(ΔP)，经过比例积分控制器计算，得到频率的偏差(Δf)，然后将频率偏差(Δf)与风力发电机的转速计算得出的频率(f0)相加，得到全桥MMC交流侧输出频率的参考值(fMMC)，该参考值乘以频率与电压的比值(k)，得到全桥MMC交流侧电压的幅值(UMMC)，用该电压幅值(UMMC)控制各全桥MMC交流侧电压的幅值；所述各全桥MMC直流侧的电压控制具体包括：将电容电压的参考值(Ucapref)与实际电容电压的平均值(Ucap)做差，得到电容电压的偏差(ΔUcap)，然后经过比例积分控制PI计算，得到全桥MMC直流侧输出电压的参考值(UdcMMC)，用该全桥MMC直流侧输出电压的参考值(UdcMMC)控制全桥MMC直流侧的电压，使全桥MMC的直流侧电压在正的最大值和负的最大值之间调整，并通过调整每个全桥MMC的直流侧输出电压来控制各个风力发电机的输出功率；所述并网变流器直流侧的电流控制具体包括：将并网变流器直流侧的实际电流(Idc)与参考电流(Idcref)做比较，得到并网变流器直流侧电流的偏差(ΔIdc)，经过比例积分控制PI计算，得到并网变流器的触发角(α)，用该触发角(α)控制并网变流器直流侧的电流。