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期刊號(hào)： CN32-1800/TM| ISSN1007-3175

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海上風(fēng)電送出交流故障穿越控制策略研究

來(lái)源：電工電氣發(fā)布時(shí)間：2021-04-30 15:30 瀏覽次數(shù)：584

海上風(fēng)電送出交流故障穿越控制策略研究

蘇勻1,2，馬小婷2，李少華2

(1 西安西電電力系統(tǒng)有限公司，陜西 西安 710065；
2 西安端怡科技有限公司，陜西 西安 710075)
 
    摘 要：對(duì)于大規(guī)模海上風(fēng)電場(chǎng)經(jīng) MMC 型柔性直流輸電并網(wǎng)系統(tǒng)，在陸上側(cè)交流故障穿越過(guò)程中，由于卸荷電路是在直流電壓達(dá)到一定基準(zhǔn)電壓時(shí)才開始工作，導(dǎo)致陸上側(cè)換流器子模塊電壓存在過(guò)大的沖擊，有損壞功率元器件的風(fēng)險(xiǎn)。為解決該暫態(tài)過(guò)程中子模塊電容電壓過(guò)高的問(wèn)題，分析了模塊化卸荷電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法，并根據(jù)交流故障期間的系統(tǒng)特性對(duì)控制策略進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)控制模式的切換并配合改變參考波定值，充分利用 MMC 自身特性，在保證系統(tǒng)故障穿越性能的前提下對(duì)子模塊電壓進(jìn)行抑制。根據(jù)荷蘭海上風(fēng)電柔直外送項(xiàng)目的參數(shù)，在 PSCAD/EMTDC 中搭建了兩端雙極柔性直流輸電系統(tǒng)模型，驗(yàn)證了所提改進(jìn)控制策略可有效抑制子模塊的過(guò)電壓水平。
    關(guān)鍵詞：MMC-HVDC ；故障穿越；模塊化卸荷電路；子模塊電壓抑制；海上風(fēng)電場(chǎng)
    中圖分類號(hào)：TM614 ；TM721.1     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A     文章編號(hào)：1007-3175(2021)04-0011-06
 
Research on Control Strategy of AC Fault Ride-Through for
Offshore Wind Power Transmission
 
SU Yun1,2, MA Xiao-ting2, LI Shao-hua2
（1 Xi’an XD Power Systems Co., Ltd, Xi’an 710065, China;
2 Xi’an Gentle Mellow Technology Co., Ltd, Xi’an 710075, China）
 
    Abstract: For the large-scale offshore wind farm connected with multilevel modular converter based high voltage direct current (MMCHVDC)system, during the fault ride-through process of the offshore AC system, the braking chopper starts to work when the DC voltage reaches a certain reference voltage, which leads to over-voltage of the onshore converter sub-module, which may damage power components.In order to solve the problem that the capacitor voltage of the sub-module is too high in the transient process, the topology structure and control method of the modular braking chopper are analyzed, and the control strategy is improved according to the system characteristics during the AC fault. By switching the control mode and changing the voltage reference value, the inherent characteristics of MMC are fully utilized to ensure the fault ride-through performance of the system. The sub-module over-voltage is suppressed. Finally, according to the parameters of the offshore wind farm integration project in Holland, a two terminal bipolar flexible DC transmission system is built in PSCAD/EMTDC to verify the effectiveness of the improved control strategy.
    Key words: multilevel modular converter based high voltage direct current (MMC-HVDC); fault ride-through; modular braking chopper;sub-module voltage suppression; offshore wind farm
 
參考文獻(xiàn)
[1] HUSSENNETHER V, RITTIGER J, BARTH A, et al.Projects BorWin2 and HelWin1-large Scale Multilevel Voltage-Sourced Converter Technology for Bundling of Offshore Windpower[C]//CIGRE Technical Program Session B4-306，2012 ：1-11.
[2] 徐曉穎，吳繼平，滕賢亮，等. 帶頻率- 電壓死區(qū)的 VSC-HVDC 系統(tǒng)一次調(diào)頻控制策略[J]. 電力工程技術(shù)，2020，39(3) ：8-14.
[3] 魯裕婷，趙天樂，都洪基. 風(fēng)電場(chǎng)經(jīng) VSC - HVDC 并網(wǎng)故障穿越協(xié)調(diào)控制策略[J] . 電力工程技術(shù)，2020，39(3) ：30-35.
[4] 楊智豪，牟龍華，劉仲. 含 VSC - HVDC 并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算[J] . 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44(12) ：36-41.
[5] 李少華，王秀麗，李泰，等. 混合式 MMC 及其直流故障穿越策略優(yōu)化[J] . 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2016，36(7) ：1849-1858.
[6] LI Shaohua, WANG Xiuli, YAO Zhiqing, et al.Circulating Current Suppressing Strategy for MMC-HVDC Based on Nonideal Proportional Resonant Controllers Under Unbalanced Grid Conditions[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2015，30(1) ：387-397.
[7] FELTES C, WREDE H, KOCH F W, et al.Enhanced fault ride-through method for wind farms connected to the grid through VSC-based HVDC transmission[J].IEEE Transactions on Power Systems，2019，24(3) ：1537-1546.
[8] 李琦，宋強(qiáng)，劉文華，等. 基于柔性直流輸電的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)故障穿越協(xié)調(diào)控制策略[J] . 電網(wǎng)技術(shù)，2014，38(7) ：1739-1745.
[9] 國(guó)家能源局. 大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范：NB/T 31003—2011[S]. 北京：中國(guó)電力出版社，2011 ：1-26.
[10] MANEIRO J, TENNAKOON S, BARKER C, et al.Energy diverting converter topologies for HVDC transmission systems[C]//2013 15th European Conference on Power Electronics and Applications，2013 ：1-10.
[11] LI X, SONG Q, LIU W, et al.Study on fault ridethrough capability of wind farm integration using MMC-HVDC[C]//2014 International Conference on Power System Technology，2014：2596-2601.
[12] OLOWOOKERE O, SKARVELIS-KAZAKOS S, HABTAY Y,et al.AC fault ride through of modular multilevel converter VSC-HVDC transmission systems[C]//2015 50th Internation Universities Power Engineering Conference，2015 ：1-6.
[13] 李道洋，姚為正，吳金龍．等. 應(yīng)用于海上風(fēng)電場(chǎng)柔性直流接入系統(tǒng)的直流故障穿越協(xié)同控制策略[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2016，40(1) ：47-54.
[14] LIU Y, WANG X, CHEN Z.Cooperative control of VSC-HVDC connected offshore wind farm with low-voltage ride-through capability[C]//IEEE International Conference on Power System Technology，2012 ：1-6.
[15] 厲璇，宋強(qiáng)，劉文華，等. 風(fēng)電場(chǎng)柔性直流輸電的故障穿越方法對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響[J] . 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39(11) ：31-36.
[16] MOHAMMADI M, AVENDANO-MORA M, BARNES M, et al. A Study on Fault Ride-Through of VSC-Connected Offshore Wind Farms[C]//IEEE Power & Energy Society General Meeting，2013.
[17] 邊曉燕，王本利，陳建平. 改進(jìn)的 DFIG 與 VSC -HVDC 協(xié)調(diào)控制改善風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越能力[J] . 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44(1) ：9-16.
[18] 白鵬，田興，劉漢軍，等. 一種能量泄放裝置及直流輸電系統(tǒng)：CN209545174U[P].2019-10-25.
[19] 張浩，王先為，楊美娟，等. 一種具有分布式直流耗能裝置的風(fēng)電柔性直流送出系統(tǒng)：CN109873441A[P].2019-06-11.
[20] 李少華. 基于 LCC 和 MMC 的高壓直流輸電系統(tǒng)控制策略研究[D]. 西安：西安交通大學(xué)，2017 ：47-55.
[21] 徐政，屠卿瑞，管敏淵，等. 柔性直流輸電系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.