基于二极管整流单元的海上风电柔性低频送出系统黑启动策略 被引量：3

1

作者 黄莹 黄小威 +1 位作者 肖晃庆 刘涛 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期346-355,I0039,共11页

在基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电柔性低频送出系统中,DRU无法向海上风电场传输有功功率,需要额外的黑启动电源为风电机组提供启动所需的初始能量。为此,提出了一种采用辅助换流器作为黑启动电源的海上风电柔... 在基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电柔性低频送出系统中,DRU无法向海上风电场传输有功功率,需要额外的黑启动电源为风电机组提供启动所需的初始能量。为此,提出了一种采用辅助换流器作为黑启动电源的海上风电柔性低频送出系统黑启动策略。首先,介绍了基于DRU的海上风电柔性低频送出系统的拓扑结构与风电机组稳态时的构网型控制策略。然后,基于上述控制策略设计了辅助换流器与风电机组的黑启动策略。在此基础上,分析了辅助换流器容量的选择方法。最后,在时域仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了相应的仿真模型,对系统的黑启动过程进行仿真,仿真中海上风电场所有电气量均能平稳达到正常运行前的状态。仿真结果表明,所提黑启动策略可以实现基于DRU的海上风电柔性低频送出系统的平滑启动。 展开更多

关键词 海上风电 低频交流输电 二极管整流单元 辅助换流器 构网型风电机组 黑启动

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基于二极管整流单元的直流型风电机组结构设计与并网控制

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作者 孙奇睿 李战龙 +3 位作者 王海云 吕梁年 艾斯卡尔 李学品 《高电压技术》 北大核心 2025年第7期3629-3642,I0035,I0036,共16页

直流型风力发电机组(DC wind turbine,DCWT)能够更好地适应新能源直流组网的应用场景,是当前直流配网研究的重点方向。该文提出一种基于二极管整流单元的新型DCWT拓扑结构,发电机经移相变压器升压后直接通过二极管整流单元送出,通过配... 直流型风力发电机组(DC wind turbine,DCWT)能够更好地适应新能源直流组网的应用场景,是当前直流配网研究的重点方向。该文提出一种基于二极管整流单元的新型DCWT拓扑结构,发电机经移相变压器升压后直接通过二极管整流单元送出,通过配置有源补偿器解决二极管整流单元带来的不可控性、无功补偿和特征谐波的问题。阐述了新型DCWT的工作原理,结合新型DCWT数学模型,给出了DCWT的控制策略;通过对比计算,验证新型DCWT在传输效率和经济性上的优势;最后,通过在PSCAD/EMTDC中搭建基于新型DCWT拓扑的串联全直流送出系统仿真模型,验证了该DCWT拓扑结构在不同工况下的有效性和稳定性。 展开更多

关键词 直流风电机组 二极管整流单元 有源补偿器 直流组网 谐波抑制 经济性分析

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两种基于构网型风机和二极管整流单元的海上风电送出方案 被引量：32

3

作者 张哲任 金砚秋 徐政 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2098-2107,共10页

风机的构网型控制策略是基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电送出系统稳定运行的关键。首先介绍了基于DRU的海上风电送出系统的拓扑结构,并研究了海上构网型风电场基本运行特性。然后,定义了4种类型的灵敏度用于控... 风机的构网型控制策略是基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电送出系统稳定运行的关键。首先介绍了基于DRU的海上风电送出系统的拓扑结构,并研究了海上构网型风电场基本运行特性。然后,定义了4种类型的灵敏度用于控制器设计;基于灵敏度分析结果提出了包含3层结构的风机网侧换流器构网型控制策略,其中最外层的有功功率控制器和无功功率控制器分别用于控制风机交流电压幅值和频率。最后,在时域仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了低频交流不控整流海上风电送出方案和中频不控整流海上风电直流送出方案的仿真模型,对风速阶跃和海上交流故障进行仿真。仿真结果表明,所提出控制策略能够保持基于DRU的海上风电送出系统稳定运行,验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 二极管整流单元 灵敏度分析 构网型风机 低频海上电网 中频海上电网

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基于构网型风电机组和二极管整流单元的海上风电场黑启动策略 被引量：16

4

作者 金砚秋 张哲任 +3 位作者 吴宏远 裴星宇 陈建福 徐政 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3730-3740,共11页

基于构网型风电机组和二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的中远距离海上风电送出方案具有技术经济性优势。由于DRU必须在交流电压支撑下才能工作,并且其功率传输具有单向性,因此DRU或陆上电网均无法启动海上风电场。在这种情况... 基于构网型风电机组和二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的中远距离海上风电送出方案具有技术经济性优势。由于DRU必须在交流电压支撑下才能工作,并且其功率传输具有单向性,因此DRU或陆上电网均无法启动海上风电场。在这种情况下,构网型风电机组可以作为海上风电场的黑启动电源。首先,介绍了2种构网型海上风电经DRU送出系统的拓扑。接着,阐明了构网型风电机组的结构和控制策略,分析了风电机组并网启动时的自同步过程。然后,研究了海上交流系统的无功功率平衡,提出了避免风电机组启动时无功功率过载的措施,在此基础上提出了海上风电场黑启动策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了中频构网型海上风电直流送出系统和低频构网型海上风电交流送出系统的电磁暂态仿真模型,对海上风电场黑启动过程进行仿真,风电场平稳启动的仿真结果验证了所提基于构网型风电机组的黑启动策略的有效性。 展开更多

关键词 构网型风电机组 二极管整流单元 海上风电场 黑启动策略 无功功率平衡 启动时序

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采用二极管整流单元和模块化多电平换流器的混合型远海风电送出方案 被引量：11

5

作者 彭开军 周国梁 +3 位作者 李文津 金砚秋 张哲任 徐政 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期166-175,共10页

目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上... 目前基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统是远海风电并网的典型方案,而整流站采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)可以进一步提升直流输电系统的经济性和可靠性。基于DRU的海上风电并网方案能否实施的关键在于海上交流系统电压的幅值和频率能否得到有效控制。为此,提出在整流侧采用DRU和MMC并联的混合型远海风电送出方案。首先,阐明了混合型远海风电送出系统的拓扑结构和运行特性,DRU承担全部海上风电功率传输任务,整流侧小容量MMC用来建立海上交流系统的交流电压幅值和频率,并为DRU提供无功功率补偿。针对这一控制目标,提出混合型远海风电送出系统协调控制和故障穿越策略,其中,整流侧MMC采用附加有功功率控制的交流电压幅值/频率控制,风电机组在海上交流系统故障时主动降低输出电流。最后,在PSCAD/EMTDC中对风速波动、海上交流系统短路故障、陆上交流电网短路故障进行电磁暂态仿真,验证所提出方案的可行性。 展开更多

关键词 远海风电 二极管整流单元 模块化多电平换流器 故障穿越 混合型整流站

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经二极管整流并网的构网型风机大扰动建模与稳定性分析

6

作者 俞露杰 付子玉 +3 位作者 朱介北 李霞林 王志远 李瑞 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第2期84-95,共12页

二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统因其经济性优势,在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而,在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中,大多由大容量同步机或大电网支撑故障点的频率和相位,且查表式设定故障电流参... 二极管整流单元型高压直流(DRU-HVDC)送出系统因其经济性优势,在新能源基地直流送出领域具有良好的应用前景。然而,在当前构网型换流器的大扰动稳定性研究中,大多由大容量同步机或大电网支撑故障点的频率和相位,且查表式设定故障电流参考值,缺乏对构网型风机接入DRU-HVDC系统这类故障点频率由换流器控制主导且动态调整故障电流参考值系统的研究。为解决上述问题,首先,建立计及电流限幅和频率控制的高阶非线性微分方程模型;然后,推导故障后系统平衡点的解析表达式,并论证采用q轴优先的电流限幅策略和频率控制在保障大扰动后平衡点存在性方面的优势;最后,基于Takagi-Sugeno法构建Lyapunov函数并得到系统的估计吸引域,分析换流器关键控制参数对暂态稳定性的影响,并与PSCAD/EMTDC中仿真算例进行对比,以验证暂态稳定性分析的准确性。 展开更多

关键词 构网型风机 暂态稳定性 估计吸引域 电流限幅 二极管整流单元型高压直流

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基于二极管不控整流单元的远海风电低频交流送出方案 被引量：37

7

作者 唐英杰 张哲任 徐政 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第7期44-54,168,共12页

远海风电场凭借其丰富稳定的风能资源成为未来风电发展的主要趋势。目前已投运的远海风电送出工程大多采用柔性直流输电技术,其投资成本较高。为此,提出一种基于二极管不控整流单元(diode rectifierunit,DRU)的远海风电低频交流送出方... 远海风电场凭借其丰富稳定的风能资源成为未来风电发展的主要趋势。目前已投运的远海风电送出工程大多采用柔性直流输电技术,其投资成本较高。为此,提出一种基于二极管不控整流单元(diode rectifierunit,DRU)的远海风电低频交流送出方案。该方案取消了海上换流器平台,采用DRU代替常规交–直–交变频器中的低频侧换流器,能够有效降低工程的投资成本和运行损耗。由于DRU不具备主动控制能力,提出适用于远海风电低频交流送出系统的风电机组控制策略,其中机侧换流器采用定直流电压控制,网侧换流器则在全局统一参考坐标系下同时实现最大功率跟踪控制和交流侧电压控制。最后,通过PSCAD/EMTDC进行算例仿真,对风电功率波动、陆上交流电网三相短路故障和海上交流电网三相短路故障等典型工况下的系统响应特性进行研究,验证所提方案的可行性。 展开更多

关键词 远海风电 二极管不控整流单元 低频交流输电系统 全功率换流器型风电机组 全局统一参考坐标系

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海上风电经DRU-VSC混合换流送出系统换相机理与谐波抑制研究

8

作者 李哲锴 杨仁炘 +2 位作者 方梓熙 于浩天 蔡旭 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第10期3958-3972,I0033,共16页

将小功率辅助换流器与二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)并联以替代原本大容量的海上模块化多电平换流器,是降低海上风电场直流送出成本的重要技术路线之一。针对这一系统,目前的研究大多限于拓扑及暂稳态控制,对其谐波及... 将小功率辅助换流器与二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)并联以替代原本大容量的海上模块化多电平换流器,是降低海上风电场直流送出成本的重要技术路线之一。针对这一系统,目前的研究大多限于拓扑及暂稳态控制,对其谐波及无功特性的研究较少。为了解决这一问题,建立含海上风场、DRU及全控辅助换流器的三端送出系统,简化等值模型和详细等值模型,对系统的开关导通过程和换相机理进行分析,发现该系统中占主导地位的并非是电流谐波,而是公共耦合点的电压谐波;在此基础上,进一步分析系统交直流电感参数对谐波幅值的影响,验证模型的合理性并对参数设计提出指导;基于前述分析建模,提出海上风电经并联混合换流送出系统的谐波电压抑制策略;最后,通过仿真与硬件在环实验验证所提换相机理和谐波特性的正确性以及谐波电压抑制策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电场 二极管整流单元 低成本送出 混合换流器 谐波电压抑制

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基于DRU的海上风电场构网型变流器故障穿越控制策略研究

9

作者 程志江 李帅 +3 位作者 杨天翔 艾斯卡尔 房忠 高宇骋 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期140-150,共11页

针对现在故障穿越控制策略的故障判断不成熟、故障点覆盖不全面等问题,提出一种通过电压误差判断故障的自适应控制策略,针对海上交流汇集处多个位置(单机故障和公共线海缆故障)的故障进行分析研究。通过利用直流侧的耗能电阻和自适应控... 针对现在故障穿越控制策略的故障判断不成熟、故障点覆盖不全面等问题,提出一种通过电压误差判断故障的自适应控制策略,针对海上交流汇集处多个位置(单机故障和公共线海缆故障)的故障进行分析研究。通过利用直流侧的耗能电阻和自适应控制相结合的故障穿越方案,实现了未故障风电机组在故障期间不脱网运行并且快速恢复功率的传输。仿真实验基于RT-LAB半实物仿真平台搭建。仿真结果所示,该方案在面临对称和非对称故障的情况下能够进行故障穿越,提高了风力发电系统的可靠性。 展开更多

关键词 海上风电场 相位控制 自适应调节 低频交流输电 二极管整流单元 故障穿越

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采用中频不控整流直流系统的远海风电送出方案 被引量：34

10

作者 张哲任 唐英杰 徐政 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第7期80-91,共12页

远海风电场具有更加丰富和稳定的风能资源,是未来风电发展的主要趋势,目前远海风电主要通过柔性直流系统并网。整流侧采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit, DRU)具有明显的经济优势和发展前景,是学术界和工业界的研究热点。为... 远海风电场具有更加丰富和稳定的风能资源,是未来风电发展的主要趋势,目前远海风电主要通过柔性直流系统并网。整流侧采用二极管不控整流单元(diode rectifier unit, DRU)具有明显的经济优势和发展前景,是学术界和工业界的研究热点。为了进一步提高远海风电送出系统的经济性,以整流侧采用DRU的高压直流输电系统为基本拓扑,提出采用中频不控整流直流系统的远海风电送出方案,通过把风电场交流电网的运行频率选为100~400 Hz,可以大幅度减小升压变压器和交流滤波器的体积和重量。同时,提出适用于中频不控整流直流系统的风电机组控制策略,其中,机侧换流器采用定直流电压控制,网侧换流器在全局统一参考坐标系下同时实现定功率控制和定交流侧电压控制。最后,通过PSCAD/EMTDC进行算例仿真,对所提方案的可行性进行验证。 展开更多

关键词 远海风电 中频风电场 构网型换流器 二极管不控整流单元 全局统一参考坐标系

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经DRU-HVDC送出的海上风电场汇集网电气调节特性分析及集群构网控制策略

11

作者 于浩天 蔡旭 +2 位作者 杨仁炘 杨明扬 汤广福 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2318-2334,I0024,共18页

基于构网型风电场与二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)的低成本直流送出方案是目前大规模远海风电开发的热点问题。风电机组的构网控制策略是该送出方案的关键,针对现有风机构网策略控制率设计原理不完善、控制结构改造难... 基于构网型风电场与二极管不控整流单元(diode rectifier unit,DRU)的低成本直流送出方案是目前大规模远海风电开发的热点问题。风电机组的构网控制策略是该送出方案的关键,针对现有风机构网策略控制率设计原理不完善、控制结构改造难度大、缺乏同步机理分析等问题,提出使用电压/功率因数节点来刻画DRU的基频功率特性,并利用BP-神经网络实现考虑换流特性及多重化后的DRU节点特性拟合。在此基础上,通过节点-潮流关系揭示风电汇集网络的等效负荷特性、电压/频率构建机理和对风电机组控制率设计的要求。进而提出一种基于锁相环与频率-无功下垂实现自同步的机组网侧变换器集群构网控制策略,完善下垂增益的设计和机组间的同步机理,并采用阻抗法分析验证所提控制策略在系统不同工况的宽频交互稳定性。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证分析建模的准确性和构网控制策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 二极管不控整流单元 电压/功率因数节点 构网控制 宽频交互稳定性

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跟构网换流器并联的海上DRU低频交流送出方案 被引量：1

12

作者 程志江 姜明皓 +3 位作者 杨天翔 杨志千 艾斯卡尔 郭锐 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期493-500,共8页

基于不可控整流单元(DRU)的风电低频交流送出系统不具备功率返送的能力,需采用构网型换流器实现海上风电场的自组网。同时考虑传统跟网型换流器所具备的快速功率响应能力对海上风力发电带来的正面影响,以六相永磁同步电机构成的风电机... 基于不可控整流单元(DRU)的风电低频交流送出系统不具备功率返送的能力,需采用构网型换流器实现海上风电场的自组网。同时考虑传统跟网型换流器所具备的快速功率响应能力对海上风力发电带来的正面影响,以六相永磁同步电机构成的风电机组作为研究对象,阐明在风电机组内,采用两种控制策略的换流器并联经DRU低频交流送出系统的拓扑结构和运行特性。分别设计风电机组网侧换流器的构网型控制策略与跟网型控制策略,并在此基础上探讨两组网侧换流器之间的功率不平衡问题,进一步设计环流抑制策略,实现风电功率经DRU送出。通过搭建Simulink仿真模型和RT-LAB半实物仿真系统验证方案的可行性。 展开更多

关键词 海上风电 电力输送 电力电子 二极管整流单元 半实物仿真

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用于海上风电的DRU-MMC混合换流器控制策略和容量选取 被引量：7

13

作者 甘慧辰 肖晃庆 黄莹 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期28-37,共10页

在众多海上风电送出方案中,基于二极管整流单元(DRU)和模块化多电平换流器(MMC)并联的方案具有显著的经济效益,受到了广泛关注。相比于纯柔性直流送出方案,DRU-MMC并联送出方案的海上换流平台具有更小的体积、重量和成本。在此方案中,DR... 在众多海上风电送出方案中,基于二极管整流单元(DRU)和模块化多电平换流器(MMC)并联的方案具有显著的经济效益,受到了广泛关注。相比于纯柔性直流送出方案,DRU-MMC并联送出方案的海上换流平台具有更小的体积、重量和成本。在此方案中,DRU传输绝大部分功率,小容量MMC则提供风机启动所需功率、电压和频率支撑以及补偿由DRU引入的谐波电流。针对DRU-MMC并联送出拓扑,提出有功功率分配策略和谐波补偿策略,使功率在DRU和MMC之间合理分配。在MMC主要功能实现的前提下,分析了MMC最小容量的选取。从投资和运营两个方面,对比了MMC和DRU-MMC并联两种送出方案海上换流平台的成本差异。最后,在PSCAD/EMTDC平台上进行了仿真,验证了所述策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 二极管整流单元 混合直流 模块化多电平换流器 协调控制 谐波补偿

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海上风电DRU-HVDC送出系统构网-跟网型风机容量配置

14

作者 俞露杰 王志远 +2 位作者 朱介北 童文昊 李瑞 《电力系统自动化》 2025年第17期44-55,共12页

为提高基于二极管整流单元(DRU)的高压直流输电系统在海上风电送出场景下的可靠性与经济性,构网(GFM)-跟网(GFL)混合型风电场逐渐受到关注。针对风电场中GFM-GFL混合型风电机组(WT)的容量配置问题,首先,论证了GFL型风电场经DRU并网系统... 为提高基于二极管整流单元(DRU)的高压直流输电系统在海上风电送出场景下的可靠性与经济性,构网(GFM)-跟网(GFL)混合型风电场逐渐受到关注。针对风电场中GFM-GFL混合型风电机组(WT)的容量配置问题,首先,论证了GFL型风电场经DRU并网系统的平衡点存在性以及小扰动稳定性,并指出电压/频率波动大是其主要矛盾;然后,分析了GFM-GFL混合型风电场经DRU并网系统的运行特性,并阐释了GFM型WT稳定系统电压/频率的机制;进一步,分别提出了考虑静态稳定和小扰动稳定约束的GFM型WT与DRU无功补偿联合配置方法;最后,通过基于PSCAD/EMTDC的时域仿真模型验证了所提配置方案的有效性和可行域边界的准确性。 展开更多

关键词 海上风电 构网型风机 跟网型风机 二极管整流单元 高压直流输电 容量配置

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