[发明专利]一种波浪能发电装置的直流集电系统及其控制方法和系统

说明书

本申请公开了一种波浪能发电装置的直流集电系统及其控制方法和系统，直流集电系统包括n个子模块，子模块包括两个半桥模块和一个高频电感。直流集电系统中子模块的低压侧分散，可独立接入波浪能发电机组；高压侧多个子模块串联，与高压直流网络相连，实现高压电能传输，有效减小变换器及其网络结构的建设成本。本申请进一步提出了一种直流集电系统的控制方法和系统，实现高压侧子模块串联解耦、独立控制、功率双向流动和波浪能发电机组自适应控制。从而解决了现有技术稳定性差且成本高的技术问题。

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种波浪能发电装置的直流集电系统及其控制方法和系统。

背景技术

波浪能是一种丰富的可再生海洋资源，具有贮藏量大、分布空间广、无污染等一系列特点，在“碳达峰、碳中和”发展背景下，利用波浪能发电具有广阔的应用前景。阵列浮子式波浪能发电通过将多个振荡浮子在一定的海域面积内阵列有序布置，实现连续、均匀地吸收不同位置的波浪能，较好的满足了大型化、规模化发电的要求，是目前大型波浪能发电装置研发的重要方向。

目前，大型阵列浮子式波浪能发电装置存在交流汇集和直流汇集两种方式。交流汇集方式至少采用两级变换形式(AC/DC+DC/AC)，实现稳定交流电能串/并联传输。然而，交流汇集方式中控制影响因素多(幅值、频率、相角)、电能变换次数多、变换器结构及控制难度大和建设成本高，这严重制约了交流汇集方式在波浪能发电领域的发展。直流汇集方式主要包括直流串联形式和直流并联形式。而直流汇集方式主要包括：直流串联形式和直流并联形式。其中。直流并联形式受限于半导体器件的耐压等级和功率等级，直流并联形式通常需要多个直流变换器，才可将低压/中压直流变换至高压直流，并实现高压电压传输。这将大大提高波浪能发电装置直流汇集方式的实现成本，阻碍了波浪能发电的发展；直流串联形式，在高压侧，各个变换器实质上是电流源，而且端口间存在严重的耦合问题，使得各端口在波浪特性扰动下，呈现出电压分布不均衡的特点，增加控制的复杂度，不利于直流串联系统的安全稳定运行。

发明内容

本申请提供了一种波浪能发电装置的直流集电系统及其控制方法和系统，用于解决现有技术稳定性差且成本高的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种波浪能发电装置的直流集电系统，所述系统包括：

n个子模块，所述子模块包括：二极管、由输入侧电容、第一开关管、第二开关管构成的低压侧半桥模块、高频电感、由输出侧电容、第三开关管、第四开关管构成的高压侧半桥模块；

所述低压侧半桥模块中的开关管与所述二极管反并联连接，所述二极管与波浪能发电机组输出接口相连；

所述低压侧半桥模块通过所述高频电感与所述高压侧半桥模块相连；

两两相邻的子模块中的所述高压侧半桥模块作为高压侧端口进行串联连接后，接入高压直流电网。

可选地，所述由输入侧电容、第一开关管、第二开关管构成的低压侧半桥模块，具体包括：

所述第一开关管和所述第二开关管串联后，再与所述输入侧电容并联；

所述第一开关管为高压侧开关管，所述第二开关管为低压侧开关管。

可选地，所述由输出侧电容、第三开关管、第四开关管构成的高压侧半桥模块，具体包括：

所述第三开关管和所述第四开关管串联后，再与所述输出侧电容并联；

所述第三开关管为高压侧开关管，第四开关管为低压侧开关管。

可选地，所述低压侧半桥模块通过所述高频电感与所述高压侧半桥模块相连，具体包括：

所述低压侧半桥模块中的第二开关管两端引出，构成低压侧高频端口，与高频电感串联连接；