[发明专利]电流源型混合式海上风场直流换流器

说明书

一种电流源型混合式海上风场直流换流器，由一台12脉动换流器LCC、一台基于可关断器件的电流源型换流器TOD‑CSC的低压小容量辅助换流器、三台直流电抗器L1、L2和L3、两台多绕组变压器T1和T2构成。风场启动阶段，12脉动换流器LCC处于直通模式，作为辅助换流器的基于可关断器件的电流源型换流器TOD‑CSC建立风场交流内网电压，返送功率，实现风场机组的黑启动；风场机组发电阶段，输出功率不断增加，12脉动换流器LCC由直通模式转变为控制直流电压模式，承担功率输送任务，作为辅助换流器的基于可关断器件的电流源型换流器TOD‑CSC处于零有功功率运行状态。

技术领域

本发明涉及一种海上风场直流换流器。

背景技术

基于模块化的多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)具有模块化结构、能够输出多电平、可靠性强及效率高等优点，适用于构建大容量远距离高压直流输电系统。如专利210520107377.7所述，模块化多电平换流器应用于海上风电时，可以解决两电平或三电平对应器件串联带来的均压问题，但是，随着MMC使用功率模块数目的增加，换流器的体积和重量较为庞大，并且控制系统非常复杂，换流器的制造成本较高。对于海上风场的直流输电应用，海上平台建设成本昂贵，进一步提高了系统成本。

基于半控型功率半导体器件(晶闸管)构成的电网电压换相换流器(LineCommutated Converter,LCC)结构简单，换流器造价较低，控制相对简单，但是海上风场采用LCC面临很大的技术问题。首先，电网电压换相换流器LCC无法主动建立风场交流内网的电压，常规风力发电换流器的控制策略不再适用；其次，风电机组启动需要消耗电能，而电网电压换相换流器LCC不具备黑启动的能力。

专利201710016539.X将模块化多电平变换器MMC与电网电压换相换流器LCC直流侧串联连接，交流侧并联连接，在减少使用半导体功率器件数量的同时，模块化多电平变换器MMC可以为电网电压换相换流器LCC提供无功功率，以降低LCC发生换相失败的概率，但是，由于该专利使用MMC换流器，同样存在换流器体积重量庞大，控制复杂，制造成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有海上风场直流换流器体积大、重量重、成本高等问题，提出一种电流源型混合式海上风场直流换流器。

本发明电流源型混合式海上风场直流换流器由一台12脉动换流器LCC、一台基于可关断器件的电流源型换流器TOD-CSC的低压小容量辅助换流器、三台直流电抗器L1、L2和L3，以及两台多绕组变压器T1、T2构成。

12脉动换流器LCC的直流负极端通过直流电抗器L2与基于可关断器件的电流源型换流器TOD-CSC的直流正极端相连；12脉动换流器LCC的直流正极端作为电流源型混合式海上风场直流换流器的正极端，通过直流电抗器L1与高压直流侧正极相连；基于可关断器件的电流源型换流器TOD-CSC的直流负极端作为电流源型混合式海上风场直流换流器的负极端，通过直流电抗器L3与高压直流侧负极相连；电流源型混合式海上风场直流换流器的交流端通过两台多绕组变压器T1、T2连接风场交流内网。