[实用新型]一种适用于海上风电柔性直流送出系统的功率平衡装置

说明书

本实用新型公开了适用于海上风电柔性直流送出系统的功率平衡装置，所述的高可靠性功率平衡装置由三部分串联组成：开关级、触发级、耗能级以及可控电抗器。其中，开关级由至少一个全控型大功率电力电子器件以及避雷器MOA1并联组成。触发级由于多个晶闸管串联组成，晶闸管的数量根据MMC端口的电压决定；晶闸管级与避雷器MOA2并联组成触发级；耗能级由电阻构成；可控电抗器由可控电源以及饱和线圈组成。本实用新型可有效的实现运行过程中的功率盈余，不仅可以实现系统的交流故障穿越，且可以在故障穿越中降低直流系统的过电压水平，以及降低装置在投切过程中的冲击电流。

技术领域

本实用新型属于新能源及电力工程技术领域，具体涉及适用于海上风电柔性直流送出系统的功率平衡装置。

背景技术

近几年随着电力技术的不断发展，海上风力发电容量在不断扩大，尤其是远海地区风力资源的有效开发利用越远越多。大容量海上风电场的开发对于解决能源危机有着重要的意义随着能源问题的日益加剧，开发利用新型清洁能源已经成为世界上的热点问题。海上风电技术即将迎来全面的爆发，未来几年将会有大量的海上风电项目开始运行。并网运行成为了大规模利用风能的最有效方式，基于模块化多电平换流器(MMC)的海上风电柔性直流接入系统更加适合长距离、大规模海上风电接入系统。

近几年随着陆上柔性直流输电工程的不断投运，MMC技术也逐步成熟，但是由于海上换流站具有维护成本高、周期长以及难度大等的特点。海上风电柔性直流送出系统(简称海上风电柔直送出系统)的安全稳定运行始终是大容量海上风电送出方案设计的关键技术，目前还存在很多难题。其中，由于海上换流站处于孤岛运行状态，需要通过MMC控制交流侧电压。由于风机的运行惯性比较大导致海上风场的调节和控制速率比较慢，而MMC调节和控制的速率比较快。因此在运行过程，比较容易导致直流系统中出现功率盈余，如果盈余功率不能有效的消耗，将会导致MMC出现停运甚至损害等问题。另外对于大容量海上风电柔直送出系统，由于直流海底电缆对地电容效应比较大，在交流故障穿发生以及故障恢复过程中将产生较大的冲击过电压。

当前的研究方向对于功率盈余问题主要通过半桥或者全桥型模块为基础的分布式耗能装置，或者器件串联型的集中式耗能装置。分布式耗能装置，成本高经济性较差；而器件串联式集中耗能装置制造难度高，可靠性差，且上述两种技术路线均无法解决直流侧过电压较大的问题。

发明内容

本实用新型提供了一种适用于海上风电柔性直流送出系统的功率平衡装置，该功率平衡装置针对海上风电柔直送出系统运行的特性进行设计，可以平衡海上风电柔直送出系统出现的功率盈余现象，且可以通过抵消海缆的电容效应，从而有效的直流侧过电压，实现系统平稳恢复。

为达到上述目的，本实用新型一种适用于海上风电柔性直流送出系统的功率平衡装置，包括依次连接的开关级、触发级、耗能级和可控电抗器，开关级包括至少一个全控型电力电子器件，当全控型电力电子器件的数量大于1时，所有的全控型电力电子器件并联；触发级包括多个串联的全控型电力电子器件。

进一步的，可控电抗器包括可控电源和饱和线圈，饱和线圈包括铁心、电源线圈和电抗器线圈，电源线圈两端连接在可控电源上，电抗器线圈一端与耗能级连接，另一端连接至直流线路负极。

进一步的，全控型电力电子器件和避雷器MOA1并联，多个串联的晶闸管和避雷器MOA2并联。

进一步的，耗能级为电阻器。

进一步的，开关级的全控型电力电子器件为IGBT。

进一步的，触发级的全控型电力电子器件为晶闸管。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：