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MMR在海上直流风电机组中的应用研究

计算机仿真 2022年第8期39卷 133-138页

作者：袁曼曼王海云王维庆徐永新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐市830047 可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心新疆乌鲁木齐市830047

随着海上风电场向着大型化、离岸距离远海化方向发展,由海底电缆引起的无功电流问题越来越不容忽视,未来大型海上风电场采用直流汇集-直流传输的电能输送方式将成为一种趋势。针对采用升压装置升压的直流风电场中的中压直流汇集方式,提... 详细信息

随着海上风电场向着大型化、离岸距离远海化方向发展,由海底电缆引起的无功电流问题越来越不容忽视,未来大型海上风电场采用直流汇集-直流传输的电能输送方式将成为一种趋势。针对采用升压装置升压的直流风电场中的中压直流汇集方式,提出一种适合上述方式的低压交流和中压直流连接方案。方案采用模块化多电平整流器(MMR)作为升压装置,并对系统进行整流变换,省去了体积庞大而笨重的交流变压器,能够对交直流侧的有功无功进行有效的控制,极大的增加了直流风电机组的可靠性。分析了MMR的数学模型并给出其相应的控制策略,并通过PSCAD/EMTDC进行了建模仿真,验证了上述方案的可行性和有效性。

关键词：直流风电场中压直流汇集直流风电机组模块化多电平整流器

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基于直流风电机组的风电全直流输电系统综述

电测与仪表 2022年第12期59卷 14-24页

作者：李战龙王祥君王海云冯其塔北京金风科创风电设备有限公司北京100176 新疆大学可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心乌鲁木齐830049

随着海上风电场远海化、大规模大容量化发展,由直流风电机组构建的风电全直流输电系统,凭借其可以避免使用笨重的工频交流变压器,解决因交流电缆导致的无功充电电流问题等特点,已成为海上风力发电技术研究的热点之一。文中根据升压方式... 详细信息

随着海上风电场远海化、大规模大容量化发展,由直流风电机组构建的风电全直流输电系统,凭借其可以避免使用笨重的工频交流变压器,解决因交流电缆导致的无功充电电流问题等特点,已成为海上风力发电技术研究的热点之一。文中根据升压方式的不同将风电全直流输电系统方案分为升压装置升压型和串联升压型两大类;根据系统结构的不同,进一步将升压装置升压型系统方案分为集中升压型、两级升压型、机端升压型、升压站直流并联型以及升压站直流串联型五种系统方案,将串联升压型系统方案分为直接串联型、串-并联型、并-串联型以及矩阵型四种系统方案;介绍了各种方案的系统结构及其优缺点,并对各种方案的特点进行了分析与比较,结合各种方案特点指出其适用场景;就目前风电全直流输电系统研究存在的主要问题及发展趋势进行了总结与展望。

关键词：直流风电机组海上风电全直流输电系统升压装置升压串联升压

适用于风场级研究的含机电暂态直流风电机组动态模型

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电网技术 2016年第2期40卷 465-470页

作者：姚良忠施刚蔡旭王志冰朱淼中国电力科学研究院北京市海淀区100192 上海交通大学风力发电研究中心上海市闵行区200240

建立了含机电暂态的直流风电机组动态模型,包括风力机空气动力学模型、传动链模型、发电机模型、AC-DC整流器模型和DC-DC变换器模型,给出了风力机变桨控制、AC-DC整流器功率控制和DC-DC变换器电压控制模型。该动态模型中,所有变换器经... 详细信息

建立了含机电暂态的直流风电机组动态模型,包括风力机空气动力学模型、传动链模型、发电机模型、AC-DC整流器模型和DC-DC变换器模型,给出了风力机变桨控制、AC-DC整流器功率控制和DC-DC变换器电压控制模型。该动态模型中,所有变换器经平均值模型简化,包含保护与控制功能,并能正确反映机电暂态特性。基于PSCAD/EMTDC,对直流风电机组详细动态模型和简化动态模型的仿真结果进行对比分析,验证了后者建模的准确性和仿真的快速性。在此动态模型的基础上,可构建直流型风电场仿真模型,实现直流型风电场的动态长过程仿真分析。

关键词：直流风电机组风电场平均值模型机电暂态动态模型

基于CET变换器的串联型风电全直流系统研究

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电力系统保护与控制 2024年第14期52卷 13-24页

作者：茹亚伦王海云李战龙宋国兵新疆大学可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心新疆乌鲁木齐830017 北京金风科创风电设备有限公司北京100176 西安交通大学电气工程学院陕西西安710000

串联型汇集送出方案被认为是规模化远海风电全直流系统最可能实现的方案。为避免串联型直流风电机组因风电机组间耦合特性引起的过电压现象和风功率损失,使系统实现高压直流送出和具备直流故障自清除能力,提出了基于容性能量转移原理DC... 详细信息

串联型汇集送出方案被认为是规模化远海风电全直流系统最可能实现的方案。为避免串联型直流风电机组因风电机组间耦合特性引起的过电压现象和风功率损失,使系统实现高压直流送出和具备直流故障自清除能力,提出了基于容性能量转移原理DC/DC变换器(capacitive energy transfer principle based DC/DC transformer, CETDCT)的新型串联系统。该系统拓扑中海上升压站为CET-DCT结构,并采用基于混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的直流风电机组和岸上换流站。以实现风电机组全工况下的最大功率点跟踪、穿越多种直流故障为目标,设计了系统的控制与保护策略。基于PSCAD/EMTDC搭建了传统串联系统和新型串联系统的仿真模型。对传统串联系统风电机组间功率不平衡工况的仿真,验证了风电机组的过电压和风功率损失现象。对新型串联系统稳态工况和故障工况的仿真,验证了新型串联系统的运行特性及所提策略的有效性。

关键词：海上风电直流汇集和传输串联直流风电机组直流变压器

基于二极管整流器实现风电机组直流输出的方法

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高电压技术 2021年第8期47卷 2708-2719页

作者：杨明扬杨志千蔡旭艾斯卡尔 Seiki Igarashi 张建文上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 新疆金风科技股份有限公司北京100176 富士电机有限公司东京141-0032

未来海上风电场有望采用大型直流风电机组进行组网以降低电缆成本和损耗。为此,提出一种以二极管整流器作为中压并网端口,且具备储能端口与取电端口的多端口风电变流器拓扑,用其实现海上大型风电机组的直流化,其中,储能与取电端口用于... 详细信息

未来海上风电场有望采用大型直流风电机组进行组网以降低电缆成本和损耗。为此,提出一种以二极管整流器作为中压并网端口,且具备储能端口与取电端口的多端口风电变流器拓扑,用其实现海上大型风电机组的直流化,其中,储能与取电端口用于实现机组自启动。直流并网端口无LC滤波装置,当发生直流短路故障时,由于无须采用电容器,则避免了对短路点的放电电流冲击。针对该系统方案,结合变流器数学模型,给出了包括启动、发电和故障穿越的机组级控制策略。详细推导分析了变换器关键元件的边界运行条件,并提出其主电路参数优化设计方法。在PSCAD中构建8.0MW直流风电机组仿真模型,仿真结果表明:变流器的全工况运行参数基本满足边界运行条件,启动并网过程平稳且无明显冲击,变流器能在100 ms左右清除直流短路故障电流,保护功率元件,并实现故障穿越。最后,利用基于RT-LAB实时仿真器和F28335控制器的半实物仿真平台,进一步验证了变流器启动与运行控制策略的有效性。

关键词：直流风电机组风电变流器二极管整流器多端口变换器参数优化设计故障穿越