[发明专利]一种风电柔直并网的交直流故障穿越及能量耗散方法

摘要

本发明公开了一种风电柔直并网的交直流故障穿越及能量耗散方法，系统主要由直驱式永磁同步发电机、全功率变频器、混合型MMC和耗散电阻构成，通过混合型MMC对交直流电流分别进行控制，在直流故障时通过负投入全桥型子模块使得MMC工作在零直流电压附近，从而无需闭锁MMC即可实现直流故障穿越。为保证故障期间换流阀的安全，采用耗散电阻吸收故障期间的能量，使风电场在故障期间不会脱网，依然维持正常运行。

主权项

1.一种风电柔直并网的交直流故障穿越及能量耗散方法，其特征在于，该风电柔直并网包括风电场、风电场侧换流站WFMMC、电网侧换流站GSMMC、耗散电阻装置和斩波电阻装置；其中：风电场输出与风电场侧换流站WFMMC之间通过交流三相母线连接，风电场侧换流站WFMMC与电网侧换流站GSMMC之间采用一回直流输电线路连接；所述耗散电阻装置并联在风电场侧换流站WFMMC的交流侧，所述斩波电阻装置并联在风电场内部全功率变频器FPC的直流联络线正负极之间；该方法包括以下步骤：(1)通过全功率变频器FPC，使风力发电机出口频率稳定，风电发电机采用桨距角控制实现最大功率跟踪，全功率变频器FPC机侧采用定功率控制，全功率变频器FPC电网侧采用定直流电压控制，从而输出稳定的风电功率；所述风电场侧换流站WFMMC和电网侧换流站GSMMC均为具有直流故障穿越能力的混合型MMC，风电场侧换流站WFMMC采用定交流电压控制，电网侧换流站GSMMC采用定直流电压控制；(2)每个换流站通过检测其直流端口电压，判断柔性直流网络是否发生故障，是则转步骤(3)，否则继续进行检测；(3)判断短路故障类型，作出不同处置；交流短路故障则转步骤(4)，直流短路故障则转步骤(5)；所述交流短路故障指电网侧换流站GSMMC外接大电网线路故障；所述直流短路故障指风电场侧换流站WFMMC和电网侧换流站GSMMC之间的直流线路故障；(4)将电网侧换流站GSMMC设定为定直流电流控制，通过调整电网侧换流站GSMMC的直流调制比Mdc，实现限幅限制直流电压，从而保证直流线路过压不超过线路耐受能力；当耗散电阻装置检测风电场侧换流站WFMMC直流侧电压大于阈值时投入，用于消耗故障期间风电能量；故障消除后，直流电压参考值采用斜降函数使风电场侧换流站WFMMC和电网侧换流站GSMMC之间线路直流电压逐渐下降，从而实现直流电压跟踪稳定；斩波电阻装置检测全功率变频器FPC的直流电压，大于阈值时投入，限定风机功率输出；转步骤(2)；(5)将电网侧换流站GSMMC和风电场侧换流站WFMMC均设为零直流电流控制，通过降低其直流调制比Mdc，降低直流电压，以实现不闭锁运行；当耗散电阻装置检测风电场侧换流站WFMMC直流侧电压低于设定阈值时投入，用于消耗故障期间风电能量；故障消除后，电网侧换流站GSMMC恢复为定直流电压控制，其参考电压值采用斜升函数使直流电压跟踪稳定；风电场侧换流站WFMMC恢复为子模块平均电压控制，风电功率重新进行输送；所述斩波电阻装置通过检测全功率变频器FPC的直流电压，在故障消除后，限定风机功率输出，保证风电功率的安全送出，转步骤(2)。