[发明专利]一种基于二极管整流和电流源变换器的送端站设计方法

说明书

本发明一种基于二极管整流和电流源变换器的送端站设计方法，涉及新能源稳定外送应用技术领域，参数设计、黑启动设计、直流故障穿越设计和交流故障穿越设计，参数设计主要基于如下约束实现：二极管整流数量约束、电流源变换器的调制比约束、电流源变换器的直流电压约束、直流故障穿越约束；黑启动设计通过受端站的定电流与定电圧控制切换实现海上新能源站启动；直流故障穿越设计中考虑了交流耗能投切产生的参数误差，通过电流源变换器直流电压反转实现了直流故障电流的抑制；交流故障穿越设计中通过优化故障期间的有功传输、降低直流母线电压幅值抑制了电流源变换器的调制波饱和，实现了故障期间的连续稳定运行。

技术领域

本发明涉及新能源稳定外送应用技术领域，具体的是一种基于二极管整流和电流源变换器的送端站设计方法。

背景技术

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)具备出色的并网点电压构建与功率双向传输能力，是当前海上新能源外送系统中送端站(RectifierStation,RS)的主流选择。然而，常用半桥型MMC包含着极大量的开关器件和子模块电容，导致装置成本、体积、重量和占地面积远大于经典电网换相换流器(Line commutedConverter,LCC)，大幅增加了海上交流系统的总体建设难度。

二极管整流(diode rectifier，DR)作为LCC的在触发角为0时的特殊形式，不但继承了LCC在大规模功率外送应用的容量、成本和损耗优势，而且无需控制和驱动电路，可直接集成于升压变压器。然而DR作为不控装置，无法控制并网点(point ofcommon coupling，PCC)电网，应用于现有跟网型风电场时还需外加启动电缆、GPS广播、无功补偿和谐波抑制、直流断路器，这无疑大幅增大了整体送端站成本。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种基于二极管整流和电流源变换器的送端站设计方法，解决了海上新能源外送系统中的送端站成本高、外加装备多、控制复杂的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于二极管整流和电流源变换器的送端站设计方法，方法包括以下步骤：

参数设计：选择能够保障系统稳态运行、故障运行的参数；

黑启动设计：使新能源站从停机进入到稳态运行；

直流故障穿越设计：使系统在直流线路发生短路时不出现过压、过流；

交流故障穿越设计：使系统在交流线路发生短时不出现停机、脱网。

优选地，所述参数设计方法为：在功率分配约束、二极管整流的数量约束、电流源变换器的调制比约束、电流源变换器的直流电压约束、二极管整流的稳态有功约束和电流源变换器的直流故障穿越约束基础上进行最低成本搜索，根据最低成本搜索所得参数进一步完成其他参数设计。

优选地，所述功率分配约束为：

其中，k_rpC和k_rqC分别额定运行时电流源变换器的输出有功和无功占比，P_rC、Q_rC和S_r为电流源变换器的输出有功和无功、送端站容量，n_rD为二极管整流数量，I_rD为流入二极管整流的交流电流幅值，I_r为送端站电流幅值；

基于上述功率分配，所述二极管整流数量约束为：

其中，二极管整流数量n_rD，ce i l为向上取整函数。

优选地，所述电流源变换器的调制比约束为：