[实用新型]一种适用于直流汇集的集电器

说明书

本实用新型提供一种适用于直流汇集的集电器，用于汇集风机群组内k个风机的输出能量并实现电压抬升，k为大于1的整数，所述k个风机依次输出中低压直流电压V_DCij，i为大于1的整数且为所述风机群组的编号，所述集电器为DC/DC转换器；所述集电器由k个相同的子模块SMi1～SMik串联组成；所述k个子模块SMi1～SMik的直流侧分别对应地连接输入所述中低压直流电压V_DCij；所述子模块SMi1～SMik为半桥结构或全桥结构。本实用新型有效地实现具有分散特性的可再生能源的能量汇集与电压抬升，易于实现能量管理与系统控制，实现各个分散能源系统的电压平衡问题，有效地省去能量汇集升压平台，节约系统成本。

技术领域

本实用新型属于海上风电领域，特别涉及一种适用于直流汇集的集电器。

背景技术

目前的大规模海上风电场普遍采用高压交流输电方式通过海底电缆将能量输送到主干电网。然而，随着输电容量越来越大、离岸距离越来越远，海底电缆的无功充电电流问题与大量的无功补偿设备严重影响了其经济性和实用性。为了解决这一问题，采用高压直流输电方式实现海陆之间的风电输送成为新的趋势。然而，最初的海上风电直流输送方案是把交流风电场汇集电压抬升后再通过换流站转换为高压直流进行输送，其仍需要在海上平台放置笨重的工频变压器。

为了解决这一问题，可以通过在原有的交流风电机组后加设DC-DC变换器获得直流输出，形成直流风电机组；并通过直流内网将直流电能汇聚起来，再由HVDC线路传送到陆地电网。这种方法可以去除笨重的工频变压器，降低海上平台负荷，更加适用于未来大规模海上风电场的汇聚与远距离传输并网。然而，这种方法的技术瓶颈在于直流汇集电压与直流输电电压的等级差异较大，因而需要在海上平台上架设大容量大变比的DC-DC变换器，当下满足这种应用要求的DC-DC变换器的工程化应用仍然较少。另一方面，有学者提出了基于串联连接的海上风电直流汇集方案，即通过将各个直流风机端口的直流电压串联以实现系统电压和容量水平的提升和汇集，这不仅可以省去海上平台中的大容量大变比DC-DC变换器，绕过技术瓶颈，同时可以有效地降低系统成本。但是，串联型海上风电直流汇集的问题在于直流风机端口的电压会随着风机输出功率的变化而变化。因而，当各个风机间的输出功率差异较大时，各个风机出口的直流电压将会严重失衡，进而可能使得部分模块承受电压过大，造成功率器件的损坏。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种适用于直流汇集的集电器，

本实用新型的适用于直流汇集的集电器，用于汇集风机群组内k个风机的输出能量并实现电压抬升，k为大于1的整数，所述k个风机依次输出中低压直流电压V_DCij，i为大于1的整数且为所述风机群组的编号，

所述集电器为DC/DC转换器；

所述集电器由k个相同的子模块SMi1～SMik串联组成；

所述k个子模块SMi1～SMik的直流侧分别对应地连接输入所述中低压直流电压V_DCij；

所述子模块SMi1～SMik为半桥结构或全桥结构。

进一步，

设整数j满足1≤j≤k，所述子模块SMi1～SMik中的第j个子模块SMij为半桥结构，

则所述子模块SMij包括电容，第一开关管Q_i1，第二开关管Q_i2，第一开关器件D_i1，第二开关器件D_i2；

所述电容连接在所述子模块SMij的直流侧阳极输入端和阴极输入端之间；