[发明专利]一种海上风电系统及其故障清除方法

权利要求书

1.一种海上风电系统，其特征在于，包括：海上控制器和至少两个海上风电模块，所述海上控制器与每个海上风电模块连接；

每个风电模块包括：风电场、隔离开关S₁、旁路开关S₂和旁路二极管D；

所述风电场通过电缆与所述隔离开关S₁和所述旁路开关S₂串联，所述旁路开关S₂与所述旁路二极管D并联；

相邻海上风电模块中的旁路二极管D串联后，再通过电缆与并网变流器串联；

当所述海上控制器判定任一风电场发生接地故障时，控制与故障风电场连接的隔离开关S₁和旁路开关S₂动作，隔离所述故障风电场，并由所述并网变流器配合控制直流回路中的电流不过流。

2.如权利要求1所述的海上风电系统，其特征在于，所述风电场包括：多个串联的风能转换系统；

所述每个风能转换系统包括原动机、永磁风力发电机、隔离变压器、风电变流器、电感隔离开关S₃和旁路开关S₄；

所述原动机与所述永磁风力发电机的转子相连，所述永磁风力发电机的定子绕组通过隔离变压器与风电变流器相连；

所述风电变流器的直流侧与所述电感隔离开关S₃、旁路开关S₄串联连接；

所述旁路开关S₄的两端作为风能转换系统的电气输出接口。

3.如权利要求2所述的海上风电系统，其特征在于，所述原动机与所述永磁风力发电机的转子直接相连或通过齿轮箱GB相连。

4.如权利要求2所述的海上风电系统，其特征在于，所述风电变流器包括：AC/DC、DC/DC和电容；

所述AC/DC、所述电容和所述DC/DC分别并联。

5.如权利要求1所述的海上风电系统，其特征在于，所述隔离开关S₁为双控开关。

6.一种海上风电系统的故障清除方法，其特征在于，包括：

对每个海上风电模块中的风电场，海上控制器分别获取流入和流出所述风电场的电流；

当所述海上控制器基于所述流入和流出风电场的电流判定所述风电场发生接地故障时，控制与故障风电场连接的隔离开关S₁和旁路开关S₂动作，隔离所述故障风电场，并由所述并网变流器配合控制直流回路中的电流不过流；

其中，在所述旁路开关S₂动作的过程中通过与所述旁路开关S₂并联的旁路二极管D承载直流回路中的电流。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述流入和流出风电场的电流判定所述风电场发生接地故障，包括：

当所述流入和流出风电场的电流之和的绝对值大于设定阈值时，则判定所述风电场发生接地故障。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制与故障风电场连接的隔离开关S₁和旁路开关S₂动作，隔离所述故障风电场，包括：

当风电场发生接地故障后，闭合故障风电场以及比所述故障风电场电位低的风电场中的旁路开关S₂；

在确认接地故障电流以及所述故障风电场中的电流减小到门槛值时，断开所述故障风电场中的隔离开关S₁，将所述故障风电场从海上风电系统中切除。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述断开所述故障风电场中的隔离开关S₁之后，还包括：

断开比所述故障风电场电位低的风电场中的旁路开关S₂；

将比所述故障风电场电位低的风电场中的风电变流器解锁，重新启动非故障风电场。