[发明专利]一种海上风电直流汇聚输电系统及设计方法

权利要求书

1.一种海上风电直流汇聚输电系统，其特征是：包括风电场内电能汇集模块、风电场直流升压模块、高压直流汇流及传输模块和陆地换流站并网模块，其中：

所述风电场内电能汇集模块，包括多个风力发电机和AC-DC整流器，每个风力发电机将风能转换为三相交流形式的电能，电能经过AC-DC整流器转化为直流电能；

所述风电场直流升压模块，包括多个DC-DC拓扑结构，风电场内的风机能量通过直流汇集到直流升压站，通过DC-DC变换器进行升压；

所述高压直流汇流及传输模块，用于将各个风电场输出的高压直流电能汇集后，通过共用海缆传输至陆地，通过一个大容量换流站并网；

所述陆地换流站并网模块，包括设立在陆地侧的并网换流站和直流输电换流站，且站内换流器包括线换相换流器和电压源换流器两类拓扑。

2.如权利要求1所述的一种海上风电直流汇聚输电系统，其特征是：所述DC-DC拓扑结构为隔离型DC-DC拓扑结构。

3.如权利要求1所述的一种海上风电直流汇聚输电系统，其特征是：所述DC-DC拓扑结构，包括逆变器、中高频升压变压器和整流器，所述中高频升压变压器的低压侧连接在逆变器形成的桥式电路的中点，所述中高频升压变压器的高压侧连接在整流器形成的桥式电路的中点。

4.如权利要求1所述的一种海上风电直流汇聚输电系统，其特征是：所述整流器和逆变器为单相MMC变换器。

5.基于如权利要求1-4中任一项所述的系统的设计方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)设置风电场内电能汇集模块，包括多个风力发电机和AC-DC整流器，每个风力发电机将风能转换为三相交流形式的电能，电能经过AC-DC整流器转化为直流电能；

(2)设置风电场直流升压模块，包括多个DC-DC拓扑结构，风电场内的风机能量通过直流汇集到直流升压站，通过DC-DC变换器进行升压；

(3)设置高压直流汇流及传输模块，将各个风电场输出的高压直流电能汇集后，通过共用海缆传输至陆地，通过一个大容量换流站并网；

(4)设置陆地换流站并网模块，包括设立在陆地侧的并网换流站和直流输电换流站，且站内换流器包括线换相换流器和电压源换流器两类拓扑。

6.如权利要求5所述的设计方法，其特征是：所述步骤(1)中，风电场内电能汇集模块的AC-DC整流器选用传统AC-DC-AC风机变频器的机侧部分，控制方法也使用传统AC-DC-AC风机变频器的控制方法。

7.如权利要求5所述的设计方法，其特征是：所述步骤(2)中，DC-DC拓扑结构为隔离型DC-DC拓扑结构，所述DC-DC拓扑结构，包括逆变器、中高频升压变压器和整流器，所述中高频升压变压器的低压侧连接在逆变器形成的桥式电路的中点，所述中高频升压变压器的高压侧连接在整流器形成的桥式电路的中点。