[发明专利]海上风电多端直流送出系统及其控制与直流故障隔离方法

权利要求书

1.一种海上风电多端直流送出系统，其特征在于，包括风电机组网侧换流器、不控整流器、模块化多电平换流器以及陆上电网；风电机组网侧换流器及不控整流器位于海上，不控整流器与位于陆地上的模块化多电平换流器之间通过直流母线连接；海上风电场的风电机组产生的电能，依次通过风电机组网侧换流器、不控整流器、直流母线及模块化多电平换流器，输入至陆上电网；风电机组网侧换流器与不控整流器之间设有海上交流断路器；不控整流器与一路以上直流母线连接；每路直流母线，其一侧通过直流开关与不控整流器连接，其另一侧通过直流断路器与一模块化多电平换流器连接；在模块化多电平换流器与陆上电网之间设有陆上交流断路器；

风电机组网侧换流器的控制器包括：锁相环模块、有功功率控制模块、无功功率控制模块、电压控制模块、频率控制模块、电流环控制模块及脉冲宽度调制器；

锁相环模块用于测量风电机组网侧换流器的输出实际角频率及相位角；

有功功率控制模块用于对风电机组网侧换流器的输出有功功率进行控制，其分别输入风电机组网侧换流器的输出有功功率参考值及对应实际值，由两者的差值计算并输出风电机组网侧换流器的d轴输出电压参考值；

无功功率控制模块用于对风电机组网侧换流器的输出无功功率进行控制，其分别输入风电机组网侧换流器的输出无功功率参考值及对应实际值，由两者的差值计算并输出风电机组网侧换流器的输出角频率参考值；

电压控制模块用于对风电机组网侧换流器的输出电压进行控制，其分别输入风电机组网侧换流器的d轴输出电压参考值及对应实际值，由两者的差值计算并输出风电机组网侧换流器的d轴输出电流参考值；

频率控制模块用于对风电机组网侧换流器的输出电压及电流信号频率进行控制，其分别输入风电机组网侧换流器的输出角频率参考值及对应实际值，由两者的差值计算并输出风电机组网侧换流器的q轴输出电流参考值；

电流环控制模块用于根据电流参考值和电流反馈值的差来控制风电机组网侧换流器的占空比，其分别输入风电机组网侧换流器的d轴输出电流参考值及对应实际值，由两者的差值计算并输出脉冲宽度调制电压d轴参考值；其分别输入风电机组网侧换流器的q轴输出电流参考值及对应实际值，由两者的差值计算并输出脉冲宽度调制电压q轴参考值。

2.根据权利要求1所述的海上风电多端直流送出系统，其特征在于，有功功率控制模块的数学模型如下：

式中：

s为拉普拉斯变换因子；

v^*_fd为风电机组网侧换流器的d轴输出电压参考值；

Δv_dref为有功功率控制模块计算的d轴电压调节值；

V_f0为风电机组交流电压基值；

k_pp为有功功率控制模块的比例系数；

k_pi为有功功率控制模块的积分系数；

P_wt为风电机组网侧换流器的输出有功功率实际值；

P_ref为风电机组网侧换流器的输出有功功率参考值。

3.根据权利要求1所述的海上风电多端直流送出系统，其特征在于，无功功率控制模块包括无功功率-频率下垂控制模块，无功功率-频率下垂控制模块的数学模型如下：

ω^*＝k_q(Q_wt-Q_ref)+ω₀；

式中：

ω*为风电机组网侧换流器的输出角频率参考值；

ω₀为海上电网角频率基值；

k_q为无功功率-频率下垂控制模块的下垂控制系数；

Q_wt为风电机组网侧换流器的输出无功功率实际值；

Q_ref为风电机组网侧换流器的输出无功功率参考值。