基于ACC的海上风电场高压直流输电系统控制策略

摘要

高压直流(highvoltagedirectcurrent,HVDC)输电技术相对于高压交流(highvoltagealternatingcurrent,HVAC)输电技术具有线路损耗低、输电走廊占地少、不存在交流电网同步问题等突出优势,特别适用于大容量、长距离、高效率的电能输送场合.相较于传统的电网换相换流器(linecommutatedconverter,LCC)和以模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)为典型代表的电压源型换流器(voltage source converter,VSC),主动换相换流器(activelycommutatedconverter,ACC)具有电路拓扑简单、功率因数可控、不存在换相失败风险、具备黑启动的能力、直流侧无需配置储能电容等优点,在高压直流输电领域尤其是海上风电汇集等场合有广泛的应用前景.本文提出了一种大陆端和离岸端换流站均选用ACC作为换流器的海上风电场背靠背高压直流输电系统,大陆端换流站采用开关频率为50 Hz的高功率因数运行的工作模式,离岸端换流器选取脉冲宽度调制(pulsewidth module,PWM)的工作模式,并分别建立了大陆端换流站和离岸端换流站的数学模型,分析了基于ACC的海上风电场高压直流输电系统的黑启动方法和稳态功率传输特性,并提出了一种大陆端换流站采用直流电流控制、离岸端换流站选取交流侧电压控制的控制策略.在PSCAD/EMTDC中搭建了500 k V/1 000 MW的基于ACC的海上风电场背靠背高压直流输电系统仿真模型,仿真结果验证了本文理论分析以及所提出控制策略的正确性和有效性.

关键词

主动换相换流器 / 海上风电 / 高压直流输电系统 / 黑启动 / 功率传输