海上風電場直流并網(wǎng)的故障和啟停控制研究.pdf

1、進入21世紀，環(huán)境問題又一次成為全球關注的問題，近年來霧霾問題也成為民眾較為關注的焦點，電力改革、能源結構的調整勢在必行。在《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》中，能源領域會開始實施結構調整，到2020年，非化石能源的比重將增加至15％，2030年增加至30％，而風能作為資源儲量大、地域分散性等特點，成為新能源領域備受關注的發(fā)電方式，而其中尤以海上風電備受矚目。中國擁有地域遼闊的海上領土和海岸線，對于海上風電的研究近

2、年來處于穩(wěn)步增長的態(tài)勢，因此，研究海上風電場并網(wǎng)系統(tǒng)具有重要意義。本文提出應用于海上風電的模塊化隔離型DC/DC變換器(Modular Isolated DC Converter，MIDC)結構，以及結合模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)在逆變器中的應用，作了相關研究。
　　本文針對所構建的海上風電并網(wǎng)系統(tǒng)，深入分析了所提出的模塊化隔離型DC/DC換流器，的拓撲結構、工作原理，重

3、點研究了模塊化隔離型DC/DC的子模塊故障問題，提出了子模塊故障的冗余保護策略;提出三種備用方式，并且針對備用方式分析了冗余保護的各種工況;結合海上風電并網(wǎng)維護的不便性，提出了子模塊故障個數(shù)的監(jiān)測策略，建立了相應的數(shù)學模型，并在PSCAD中對于子模塊故障進行了仿真驗證?？紤]到所構建系統(tǒng)主要適用于大容量、高電壓的海上風電并網(wǎng)系統(tǒng)，因此對于岸上逆變側也做了相關重點研究。由于電壓等級較高，因此采用模塊化多電平換流器作為逆變側的主要結構，在傳統(tǒng)

4、最近電平逼近調制策略(Nearest Level Modulation，NLM)基礎上提出了能夠抑制二倍頻環(huán)流的改進型策略，并在所搭建的仿真系統(tǒng)上進行了穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的仿真驗證。海上風電并網(wǎng)系統(tǒng)遠離海岸線，需要較高的可靠性以及穩(wěn)定性，同時盡量減少故障對電力電子器件的危害，故考慮在岸上逆變器交流出口側串入故障限流器(Fault CurrentLimiting，F(xiàn)CL)，并構建了相關的仿真模型，分析了故障限流器的工作原理及其對系統(tǒng)拓撲及運行狀態(tài)