全直流海上风电场建设的机组用电方案研究

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作者 李伟 王海云 《现代电子技术》 2023年第1期176-180,共5页

因各种故障导致海上风电场与大电网彻底断开联系时,为避免海上风机因停机失电而可能造成的各类机械部件疲劳损伤,以及保证全直流海上风电场孤岛模式下的安全稳定运行,风机需配置合适的应急电源,同时还面临着设备配置选择、运行操作方式... 因各种故障导致海上风电场与大电网彻底断开联系时,为避免海上风机因停机失电而可能造成的各类机械部件疲劳损伤,以及保证全直流海上风电场孤岛模式下的安全稳定运行,风机需配置合适的应急电源,同时还面临着设备配置选择、运行操作方式等问题。因此提出基于光柴储微电网技术的海上风电机组应急用电方案,并通过仿真计算分析验证了方案的可行性。结果表明该方案更适用于易受环境和能源约束的全直流海上风电场,使海上风机具备孤岛运行的能力,极大地提高了海上风电场的安全性和稳定性,较大程度地利用清洁能源,进一步推动海上风电低碳经济发展。该方案也为今后全直流海上风电场孤岛模式下的机组用电问题研究提供了新思路。 展开更多

关键词 全直流海上风电场 风电机组 孤岛运行 微电网 应急电源 机组用电方案

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全直流海上风电场高压直流变压器及其换流失败故障穿越策略 被引量：9

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作者 李磊 李彬彬 +4 位作者 刘建莹 杨明 徐殿国 韦甜柳 李巍巍 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1391-1399,共9页

全直流海上风电场是发展大规模远距离海上风电的重要技术手段之一,其核心装备是连接中压直流汇集端口和高压直流送出端口的高压直流变压器,但目前面临高电压应力、大电流应力和高升压比等技术挑战。提出了一种基于子模块桥臂、晶闸管阀... 全直流海上风电场是发展大规模远距离海上风电的重要技术手段之一,其核心装备是连接中压直流汇集端口和高压直流送出端口的高压直流变压器,但目前面临高电压应力、大电流应力和高升压比等技术挑战。提出了一种基于子模块桥臂、晶闸管阀和二极管阀的混合型模块化高压直流变压器拓扑,子模块桥臂可分别并联至中压直流端口均分大电流及串联至高压直流端口均分高电压,晶闸管阀和二极管阀辅助拓扑实现并联和串联的换流。相比于其他高压直流变压器拓扑,所提拓扑具有效率高、轻量化和安装容量小等优点。此外,分析了晶闸管阀未可靠关断引起的拓扑换流失败的故障特性和故障电流清除过程,提出了故障穿越策略以提高拓扑的工作可靠性,并研究了故障穿越过程的影响因素及参数选取。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑结构和故障穿越策略的可行性。 展开更多

关键词 全直流海上风电场 高压直流变压器 晶闸管 换流失败 故障穿越

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40 kV两级升压型全直流海上风电场用直流断路器的技术参数与样机设计 被引量：11

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作者 高树同 许晶 +2 位作者 张刚 杨志勇 班培刚 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期115-123,共9页

采用直流进行能量汇集和传输的全直流海上风电场代表了未来海上风电场的一种发展趋势。直流断路器是构建全直流风电场的核心设备。文中通过对全直流海上风电场的调研和分析,提出一种多端海上直流风电场系统拓扑,并结合海上风电场的主流... 采用直流进行能量汇集和传输的全直流海上风电场代表了未来海上风电场的一种发展趋势。直流断路器是构建全直流风电场的核心设备。文中通过对全直流海上风电场的调研和分析,提出一种多端海上直流风电场系统拓扑,并结合海上风电场的主流参数要求对其电压等级和容量等级等参数进行配置;基于该风电场搭建仿真模型,进行稳态和故障仿真分析,提取出适用于该系统的直流断路器参数;基于该参数开展直流断路器各个部件的设计及仿真,并开展适用于海上平台应用条件的结构设计,设计出40 k V级适合海上风电场环境的直流断路器,可在3 ms内开断9 kA的故障电流,并具有重量轻、抗腐蚀、抗振动等特点。 展开更多

关键词 全直流海上风电场 两级升压型全直流系统 直流断路器 预制舱 气体绝缘金属封闭开关设备

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适用于高压直流传输的海上直流风电场内网拓扑的比较分析 被引量：26

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作者 施刚 王志冰 +3 位作者 曹远志 朱淼 蔡旭 姚良忠 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期3059-3064,共6页

随着海上风电的发展,直流风电场及其合适的内网拓扑正得到更多的关注。在缺乏实际工程可供参考的情况下,借鉴已有的大型海上交流风电场的经验,拟定可信的海上直流风电场工程算例。从损耗、经济性、可靠性3项经济技术性指标,对适用于高... 随着海上风电的发展,直流风电场及其合适的内网拓扑正得到更多的关注。在缺乏实际工程可供参考的情况下,借鉴已有的大型海上交流风电场的经验,拟定可信的海上直流风电场工程算例。从损耗、经济性、可靠性3项经济技术性指标,对适用于高压直流传输的直流风场内网4种不同拓扑结构进行定量的比较分析。分析结果表明,串-并联型和并-串联型内网拓扑可能是未来适用于高压直流传输的海上直流风电场的选择。 展开更多

关键词 海上直流风电场 内网 拓扑 经济技术性 高压直流传输

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海上直流风电场内网中串联直流风机的变速控制 被引量：16

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作者 姚良忠 施刚 +3 位作者 曹远志 王志冰 朱淼 蔡旭 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期2410-2415,共6页

直流风电场内网中直流风机的串联被证明是一种有潜力的大规模海上风能汇聚方案。然而,直流风机电压限幅期间的弃风现象是制约直流串联型风场商业化的主要因素。描述了海上直流风场内网中串联直流风机的耦合特性。为减少弃风,提出了电压... 直流风电场内网中直流风机的串联被证明是一种有潜力的大规模海上风能汇聚方案。然而,直流风机电压限幅期间的弃风现象是制约直流串联型风场商业化的主要因素。描述了海上直流风场内网中串联直流风机的耦合特性。为减少弃风,提出了电压限幅下串联直流风机的变速控制策略。为实现风场级研究中的所有控制,建立了含机电暂态特性的直流风机平均值模型。仿真算例结果,验证了所提策略的有效性。 展开更多

关键词 海上直流风电场 串联 直流风机 变速控制 平均值模型

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海上直流风电场研究现状及发展前景 被引量：50

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作者 江道灼 谷泓杰 +3 位作者 尹瑞 陈可 梁一桥 王玉芬 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期2424-2431,共8页

与现有的海上风电场相比,采用直流技术汇集电能和并网的海上直流风电场无需使用笨重且体积庞大的工频交流变压器,也无需对电能进行多次整流、逆变和升压,因而在设备的体积和质量、系统损耗及建设成本等方面均具有明显优势。首先对串联... 与现有的海上风电场相比,采用直流技术汇集电能和并网的海上直流风电场无需使用笨重且体积庞大的工频交流变压器,也无需对电能进行多次整流、逆变和升压,因而在设备的体积和质量、系统损耗及建设成本等方面均具有明显优势。首先对串联升压型和辐射型2种主要类型的海上直流风电场进行了详细综述,包括其拓扑结构、控制策略、优势和存在的问题;然后详细分析了海上直流风电场的关键设备——高电压、大容量、高增益DC/DC变换器的研究现状,指出了各类DC/DC变换器的优缺点及其在海上直流风电场中的应用前景;最后对海上直流风电场的故障保护问题和经济性问题的研究情况进行了总结。所述内容对中国开展海上风电等海洋能的开发利用具有一定参考价值。 展开更多

关键词 海上直流风电场 DC/DC变换器 故障保护 永磁直驱风力发电机

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基于模块化隔离型DC/DC变换器的海上直流风电场并网方案 被引量：17

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作者 尹瑞 江道灼 +3 位作者 唐伟佳 周洋 梁一桥 杜翼 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2016年第17期190-196,共7页

与传统的海上风电场采用中压交流系统汇集电能不同,海上直流风电场采用直流系统实现电能的汇集和远距离传输。为减小海上风电场的投资,提高其运行效率,设计了一种基于模块化隔离型DC/DC变换器(MIDC)的新型海上直流风电场并网方案。首先... 与传统的海上风电场采用中压交流系统汇集电能不同,海上直流风电场采用直流系统实现电能的汇集和远距离传输。为减小海上风电场的投资,提高其运行效率,设计了一种基于模块化隔离型DC/DC变换器(MIDC)的新型海上直流风电场并网方案。首先,对三种可能作为MIDC子模块的DC/DC变换器进行了参数设计和对比分析,最终确定了LLC串并联谐振变换器作为MIDC子模块的拓扑。在此基础上,设计了MIDC的控制系统,在实现MIDC子模块间均压和均流的同时,实现了对风力发电机组输出功率的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计的海上直流风电场并网方案的可行性和所设计的MIDC控制系统的有效性。 展开更多

关键词 海上直流风电场 直流/直流变换器 高压直流输电 控制系统

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一种适用于深远海全直流风电汇集网络的保护方法 被引量：7

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作者 丁华星 邹贵彬 +1 位作者 王凤莲 丁宁 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期15-25,共11页

随着海上风电向深远海发展,全直流型风电场由于不存在过电压问题等优点逐渐受到重视。针对全直流海上风电场的汇集线路继电保护问题,首先分析了直流汇集网络在不同故障类型及不同故障位置下的故障特征,计算对应故障情况下的故障电流,并... 随着海上风电向深远海发展,全直流型风电场由于不存在过电压问题等优点逐渐受到重视。针对全直流海上风电场的汇集线路继电保护问题,首先分析了直流汇集网络在不同故障类型及不同故障位置下的故障特征,计算对应故障情况下的故障电流,并与仿真值进行对比验证。根据故障特征提出一种利用汇集侧暂态电流变化率的单端量故障选线方案,利用区内外故障的故障暂态电流变化率极性和幅值差异,可在换流器过流闭锁前快速识别故障类型、故障线路及极性。通过在母线处设置附加选线流程,使线路末端高阻接地故障时也能准确选线。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了全直流海上风电场模型,进行多种故障场景下的仿真分析,验证了所提故障选线方法的有效性。 展开更多

关键词 直流海上风电场 直流汇集网络 故障分析 暂态电流变化率 故障选线

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一种基于二重移相变换的大容量海上直流风机及控制技术 被引量：3

9

作者 刘其辉 洪诚程 +2 位作者 樊双婕 袁振华 田鑫 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期507-518,共12页

海上风电场采取直流汇集方案,相较于交流汇集无需笨重的工频变压器,避免交流电缆带来的过电压问题,系统效率更高。直驱风机作为海上风电场的主流机型,通过直流转直流电源(DC/DC)变换器的设计和机组控制策略的改进可实现直流并网。首先... 海上风电场采取直流汇集方案,相较于交流汇集无需笨重的工频变压器,避免交流电缆带来的过电压问题,系统效率更高。直驱风机作为海上风电场的主流机型,通过直流转直流电源(DC/DC)变换器的设计和机组控制策略的改进可实现直流并网。首先依据机组直流并网需求提出一种二重化移相三电平DC/DC变换器方案,优化设计双占空比调制策略,分析子变换器功率传输特性;其次建立直流风机的控制策略,实现机组正常工作时最大风能跟踪目标,并且保障故障期间机组的安全稳定运行;最后通过仿真算例验证所设计DC/DC变换器拓扑的可行性和直流输出型直驱风机控制策略的有效性。 展开更多

关键词 直流海上风电场 直流输出型直驱风机 二重化三电平变换器 双占空比调制策略

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大容量直流风机新型组串方案及功率解耦控制技术

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作者 刘其辉 刘懿欣 +3 位作者 梁忠雨 洪诚程 蔡希鹏 朱益华 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期20-32,共13页

针对全直流海上串并联型风电场存在的弃风现象和可靠性低的问题,在传统串并联型风电场的基础上提出一种由直流风机、三电平半桥功率解耦电路和隔离型DC/DC变换器组成的新型串并联风电场架构及其控制策略。根据风机高容量和高电压的需求... 针对全直流海上串并联型风电场存在的弃风现象和可靠性低的问题,在传统串并联型风电场的基础上提出一种由直流风机、三电平半桥功率解耦电路和隔离型DC/DC变换器组成的新型串并联风电场架构及其控制策略。根据风机高容量和高电压的需求,提出三电平半桥功率解耦电路和模块化隔离型DC/DC变换器方案,分析了功率解耦电路的工作原理,同时考虑风机输出电压平衡和功率解耦电路输出电压稳定目标,给出了功率解耦电路和模块化DC/DC变换器的控制策略,最后通过离线仿真和硬件在环实验验证了功率解耦电路和DC/DC变换器拓扑及其控制策略的有效性。该方案优化了串并联型风电场汇集拓扑,解决了串联风机功率耦合的问题,实现了串联风机在不同风速下仍能进行最大风能追踪控制的目标,提高了串并联型风电场的可靠性。 展开更多

关键词 海上全直流风电场 串并联型直流汇集网 三电平半桥功率解耦电路 DC/DC变换器 均压控制 离线仿真 StarSim实时仿真

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应用于海上直流风场的模块化多电平多端口直流变电站拓扑探究 被引量：8

11

作者 杨仁炘 孙长江 +2 位作者 蔡旭 施刚 魏晓光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第S1期61-68,共8页

随着海上风场的大规模化发展,如何经济有效地将分散在海上各处风场所发电能汇聚并传输至岸上成为一个亟待解决的问题。对比传统海上风电场的交流汇聚、直流传输,全直流风场以其体积小、容量大、效率高等优势,引起学界广泛关注。作为全... 随着海上风场的大规模化发展,如何经济有效地将分散在海上各处风场所发电能汇聚并传输至岸上成为一个亟待解决的问题。对比传统海上风电场的交流汇聚、直流传输,全直流风场以其体积小、容量大、效率高等优势,引起学界广泛关注。作为全直流风场中的关键设备,多端口直流变电站起着重要的汇聚与传输风能的作用。该文基于模块化多电平结构,针对可能应用于全直流风场中的几种多端口直流变电站拓扑,从变比、故障隔离、容量等几方面展开详细分析与对比,并就在不同场合下应选择何种拓扑作出建议。并提出应用于海上直流风场中的多端口直流变电站最优拓扑。 展开更多

关键词 海上直流风电场 多端口直流变电站 模块化多电平 拓扑比较

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用于大容量风机直流并网的二重化三电平软开关变换器 被引量：2

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作者 洪诚程 刘其辉 +3 位作者 刘懿欣 樊双婕 田鑫 袁振华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期2108-2118,共11页

随着海上风电场容量的扩大和离岸距离的增加,避免了无功电压问题的直流风电场得到了日益广泛的关注。直驱风机作为海上风电开发的主流机型,通过DC/DC变换器的设计可实现直流并网。首先,依据机组直流并网需求提出了一种二重化三电平软开... 随着海上风电场容量的扩大和离岸距离的增加,避免了无功电压问题的直流风电场得到了日益广泛的关注。直驱风机作为海上风电开发的主流机型,通过DC/DC变换器的设计可实现直流并网。首先,依据机组直流并网需求提出了一种二重化三电平软开关DC/DC变换器方案,在减小变换器体积的同时有效降低了变换器的开关损耗;其次,在详细分析子变换器工作原理的基础上给出子变换器重要参数的设计方法;然后,依据DC/DC变换器的控制目标,给出了其在稳态和故障阶段的控制策略,实现了机组的安全稳定高效运行;最后,通过仿真算例验证了所设计的DC/DC变换器拓扑的优越性和控制策略的有效性。 展开更多

关键词 直流海上风电场 直流输出型直驱风机 全桥三电平DC/DC变换器 软开关 电流断续模式

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模块化隔离型直流变换器的同轴变压器设计 被引量：1

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作者 唐伟佳 江道灼 +2 位作者 尹瑞 梁一桥 王玉芬 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1646-1652,共7页

针对直流变换器(DC/DC)中变压器绕组之间的高压绝缘问题,提出采用高压电缆作为同轴变压器绕组的绝缘方法和该种同轴变压器的优化设计方法.考虑直流风电场的实际情况,对应用于模块化隔离型DC/DC变换器的中频同轴变压器进行设计,对变压器... 针对直流变换器(DC/DC)中变压器绕组之间的高压绝缘问题,提出采用高压电缆作为同轴变压器绕组的绝缘方法和该种同轴变压器的优化设计方法.考虑直流风电场的实际情况,对应用于模块化隔离型DC/DC变换器的中频同轴变压器进行设计,对变压器的结构和参数优化进行研究,得出变压器优化设计的最优解.在仿真实验中,利用Ansys软件进行变压器的温度场仿真.以额定容量250kV·A的中频同轴变压器为例,进行优化设计.结果表明:变压器体积为0.022 3m3,重量为47.11kg,变压器满载时的最高温度为98.5℃,励磁电感和泄漏电感值均满足设计要求,验证了同轴变压器设计方法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 中频同轴变压器 高压电缆 优化设计 海上直流风电场

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