[发明专利]远海风电混合串联多端直流分层输电系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种远海风电混合串联多端直流分层输电系统及其控制方法，包括第一海上电网、第二海上电网、第一变压器、第二变压器、低端换流站、第三海上电网、第四海上电网、第三变压器、第四变压器和高端换流站，高端换流站和低端换流站均由MMC换流器和二极管整流器串联组成，二极管整流器与MMC变换器在直流侧串联，降低了每个MMC变换器的电压等级，即降低了每个MMC变换器内关键部分的电气绝缘距离，减小了变换器的体积，提高了拓扑的功率密度，也无需更改原先的跟网型控制策略，解决了现有的海上换流站拓扑体积大，且使用二极管整流器需要将风电场中的风机的跟网型控制策略变为构网型控制策略，实现难度大，建设成本高的技术问题。

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种远海风电混合串联多端直流分层输电系统及其控制方法。

背景技术

与陆上风电输电系统不同，远海风电的输出系统格外重视送端换流站，是因为海上平台的建设成本高，技术难度大，且需要大容量直流送出，所以，对海上换流站中的系统拓扑的研究格外重要，需要满足：可以支持大功率传输、可以为风电场提供黑启动电源以及可以为海上风电场提供稳定的交流电源。

传统的换流站拓扑一般使用单个模块化多电平变换器(即MMC变换器)，拓扑体积较大，且单个变换器很难传输超大功率的海上风电(例如2000MW海上风电)。二极管整流器的体积较小，损耗较小，可以传输超大功率的海上风电，但是由于二极管整流器没有控制维度，且是单向传输拓扑，所以无法为海上风电场提供稳定的交流电源，也无法提供黑启动能量。如果单纯使用二极管整流器作为海上换流站拓扑，不仅需要配备一条单独用于风电场的辅助电缆(交流电缆，从陆上或其它已建海上换流站的交流侧连接至需要启动的海上风电场的交流侧)提供黑启动功能，还需要其风电场中的风机改变原先的跟网型控制策略变为构网型控制策略。所以单纯使用二极管作为海上换流站的方案实现难度大。因此，在不改变跟网型控制策略的基础上，拓扑体积，提高海上换流站拓扑的功率密度，降低风电场建设成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种远海风电混合串联多端直流分层输电系统及其控制方法，用于解决现有的海上换流站拓扑体积大，且使用二极管整流器需要将风电场中的风机的跟网型控制策略变为构网型控制策略，实现难度大，建设成本高的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种远海风电混合串联多端直流分层输电系统，包括第一海上电网、第二海上电网、第一变压器、第二变压器、低端换流站、第三海上电网、第四海上电网、第三变压器、第四变压器和高端换流站；

高端换流站和低端换流站均由MMC换流器和二极管整流器串联组成；

低端换流站的MMC换流器输入端连接第一变压器，第一变压器与第一海上电网连接，低端换流站的二极管整流器的输入端连接第二变压器，第二变压器与第二海上电网连接，第一变压器与第二变压器的输入端连接；

高端换流站的MMC换流器输入端连接第三变压器，第三变压器与第三海上电网连接，高端换流站的二极管整流器的输入端连接第四变压器，第四变压器与第四海上电网连接，第三变压器与第四变压器的输入端连接；

低端换流站的MMC换流器输出端连接高端换流站的MMC换流器和低端换流站的二极管整流器输出端，低端换流站的二极管整流器连接高端换流站的二极管整流器输出端；

高端换流站的MMC换流器输出端送出正电压，高端换流站的二极管整流器送出负电压。

可选地，MMC换流器为全桥型MMC换流器。

可选地，MMC换流器为半桥型MMC换流器。

可选地，二极管整流器为12脉动整流器。

可选地，二极管整流器为双12脉动整流器。

本发明第二方面提供了一种远海风电混合串联多端直流分层输电系统的控制方法，包括：