[发明专利]一种海上分频电缆输电系统配置方案选取方法

权利要求书

1.一种海上分频电缆输电系统配置方案选取方法，用于海上风电场在离岸30km-250km之间；其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下：

步骤1：选取海上分频电缆系统输电电压等级，根据海上风电场所需的传输容量通过查表，确定分频输电系统传输电压等级；

步骤2：当系统输电容量和输电电压等级确定后，由公式(1)即可得出工频传输时海底电缆所需载流量I_50HZ；根据备选海底电缆载流量能力，选择合适的海底电缆作为分频输电系统备选海底电缆；

步骤3：备选海底电缆选取后，根据海底电缆结构参数，对海底电缆建立电缆等值模型，选取首末端电压差和首末端电流比为限制条件；从系统的安全稳定运行和系统损耗的两个角度来考虑，令首末端电流之比n_I≥0.9,首末端电压差ΔU_H≤±5％，即得到分频输电系统的频率选取范围，由输电距离得出当前分频电缆输电系统输电频率f_FFTS；

步骤4：最优输电频率确定后，重新计算备选海底电缆在最优输电频率f_FFTS下的载流量I_FFTS；若I_FFTS＞1.1I_50HZ，返回步骤2，重新选取海底电缆，将备选海底电缆横截面积降一等级，并重新计算；若I_FFTS＜1.1I_50HZ，则确定当前所选备选海底电缆为当前分频电缆输电系统的输电电缆；

步骤5：交交变频站作为分频输电系统中核心的变频电气设备，其配置参数的设计关系到整个分频输电系统的稳定和经济性；本参数设计以模块化多电平矩阵变换器为主；设计参数包括级联子模块数选择、子模块开关器件选择、子模块电容参数的选择及联系电抗参数选择。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的级联子模块数选择：

交交变频换流站采用模块化多电平矩阵变换器结构，即M3C；M3C的电平数由输入侧与输出侧电压等级和所选用的电力电子开关器件的耐压共同决定；同时，为了保证装置整体在运行时的可靠性，工程中还需要考虑模块中器件参数的冗余裕度问题；

桥臂输出电压值应大于输入侧和输出侧线电压峰值：

U_branch＝nU_cap (6)

其中U_branch为桥臂最大输出电压，n为桥臂级联模块数，U_cap为模块电容电压；

IGBT耐压与子模块直流电容电压的关系如下：

U_{IGBT_LIM}＝K_{m_IGBTUcap} (7)

其中U_{IGBT_LIM}为IGBT的U_CE耐压值，U_cap为子模块直流电容电压，K_{m_IGBT}为裕度系数，选取1.2～1.5；子模块开关器件额定电流的选取可根据装置的额定容量计算；则子模块直流电容电压为：

再假设M3C输出侧线电压等于输入线电压，即U_in＝U_out；那么可以计算得到桥臂模块数为：

其中，模块数n取整数。