[发明专利]基于中频交流母线汇集的风电场直流输电接入电网方法有效

专利信息
申请号: 201811617704.8 申请日: 2018-12-28
公开(公告)号: CN109787277B 公开(公告)日: 2021-07-16
发明(设计)人: 宋强;李政轩;曾嵘;赵彪 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: H02J3/38 分类号: H02J3/38;H02J3/36
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 罗文群
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明涉及一种基于中频交流母线汇集的风电场直流输电接入电网方法,属于风电输送与并网技术领域。本发明方法多台风机组的三相中频中压交流电力分别经过多条中频交流输电线路输送到中频交流汇集母线后,再输送到一个换流站中频升压变压器,转换为三相中频高压交流电力,再经过中频模块化多电平换流器转换为高压直流电力,经直流输电线路输送到工频高压换流器后转换为三相工频高压交流电力,连接到工频交流电网中。本发明中,风电场由工频交流汇集也改为中频交流汇集,中频变压器可以具有更小的体积和重量。中频模块化多电平换流器的成本、体积和重量也大大降低,风电场直流输电系统的成本更低、紧凑化程度更高。
搜索关键词: 基于 中频 交流 母线 汇集 电场 直流 输电 接入 电网 方法
【主权项】:
1.一种基于中频交流母线汇集的风电场直流输电接入电网方法,其特征在于该方法包括以下步骤:(1)建立一个基于中频交流母线汇集的风电场直流输电接入电网系统,该风电场直流输电系统包括N台风机组(101)、N条中频交流输电线路(102)、中频交流汇集母线(103)、换流站中频升压变压器(104)、中频模块化多电平换流器(105)、直流输电线路(106)、工频高压换流器(107)和工频交流电网(108);所述的N台风机组(101)的三相中频交流电压输出端分别与N条中频交流输电线路(102)的输入端连接;所述N条中频交流输电线路(102)的输出端并联在一起连接到中频交流汇集母线(103),中频交流汇集母线(103)与换流站中频升压变压器(104)的输入端连接,换流站中频升压变压器(104)的输出端与中频模块化多电平换流器(105)的三相中频交流电压输入端连接,中频模块化多电平换流器(105)的直流电压输出端与直流输电线路(106)的输入端连接,直流输电线路(106)的输出端与工频高压换流器(107)的直流电压输入端连接,工频高压换流器(107)的三相工频交流电压输出端与交流电网(108)连接;所述的N台风机组(101),每台风机组包括风力发电机(201)、低频整流器(202)、中频电压源变流器(203)和风机组中频升压变压器(204);所述的风力发电机(201)的三相低频交流电压输出端与低频整流器(202)的三相交流电压输入端连接,低频整流器(202)的直流电压输出端与中频电压源变流器(203)的直流电压输入端连接,中频电压源变流器(203)的三相中频交流电压输出端与风机组中频升压变压器(204)的输入端连接,风机组中频升压变压器(204)的输出端构成风机组的三相中频交流电压输出端;所述的中频模块化多电平换流器(105),包括三个上换流桥臂(301)、三个下换流桥臂(302)和两组三台桥臂电抗器(303);所述的三个上换流桥臂(301)的三个负极端分别连接到第一组三台桥臂电抗器LA1、LB1和LC1的一端,三个下换流桥臂的正极端分别连接到第二组三台桥臂电抗器LA2、LB2和LC2的一端,第一组三台滤波电抗器LA1、LB1、LC1的另一端分别与第二组三台桥臂电抗器LA2、LB2和LC2的另一端连接后作为中频模块化多电平换流器的中频交流三相线端A、B、C;所述的三个上换流桥臂的正极端连接到一起构成中频模块化多电平换流器的直流正极端DCP;所述的三个下换流桥臂的负极端连接到一起构成中频模块化多电平换流器的直流负极端DCN;所述的上换流器桥臂和下换流桥臂的结构相同,由多个相同的子模块采用串联连接,形成换流桥臂的一个正极端+和一个负极端‑;(2)设定工频交流电网频率为f1,设定中频交流电力的频率为fn,fn=nf1,n为中频频率倍数,n的取值为大于1的整数;(3)将风电场中风机组的风力发电机(201)发出的三相低频交流电压经过低频整流器(202)后转换为直流电压,使该直流电压连接至中频电压源变流器(203),将直流电压转换为频率为fn的三相中频交流电压,再将该三相中频交流电压连接至风机组中频升压变压器(204),得到风机组输出的频率为fn的三相中频中压交流电力;(4)多台风机组的三相中频中压交流电力分别经过多条中频交流输电线路(102)输送到中频交流汇集母线(103)后,再输送到一个换流站中频升压变压器(104),转换得到频率为fn的三相中频高压交流电力;(5)三相中频高压交流电力经过频率为fn的中频模块化多电平换流器(105)转换为高压直流电力;(6)高压直流电力经直流输电线路(106)输送到工频高压换流器(107),转换为三相工频高压交流电力,三相工频高压交流电力连接到频率为f1的工频交流电网(108)中,使风电场直流输电接入电网。
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