基于DCGRID的海上风电场控制策略研究.pdfVIP

第 4期 电 源 学 报 No．4 2012年 7月 JournalofPowerSupply July．2012 基于DC—GRID的海上风电场控制策略研究 袁 帅 ，王 平 ，葛宝明 (1．北京交通大学电气工程学院，北京 100044；2．北京印刷学院信息与机 电工程学院，北京 102600) 摘要 ：提 出了基于直流传输的海上风 电场系统的控制策略 ，同时建立 了基于 DC-G1LID 的海上风电场系统模 型。系统由永磁 同步风机机组、离岸全桥直直变换器、岸端逆变器组成 。各个永磁 同步风 电机组分别并联在高压大功 率全桥 DC—DC上 。由升压后经过直流传输到岸端VSC之后 ．经逆变到适合交流电网传输 的电压后并 网。控制策略 以及 系统模型 由MATLAB／SIMULINK仿真验证 关键词 ：海上风 电；高压直流 ：全桥 DC—DC变换器 ；永磁 同步 电机 ；电压源型变流器 中图分类号：TM614 文献标志码 ：A 文章编号：2095—2805(2012)04—0029—06 引言 上的，还没有实际的海上风电场采用这种设备。传 统 的高压大功率直直变换器主要有全桥变换器 近年来风力发电发展迅猛 ．而海上作为风力发 (FB)、SAB变换器和LCC变换器三种 3_『。另外 目前 电的理想场所具有风速稳定 、风尘少 、发电量大并 还有一些研究 旨在用其他的升压手段省去传统压 且不必担心噪音污染和土地征用问题等优点越来 大功率直直变换器 中的高频变压器结构 ，从而使得 越受到青睐。世界上许多国家都十分重视风电的开 系统更加简单轻便 。永磁直驱 同步风机fD—PMSG) 发和利用 ，并早 已着手建设海上风 电场 ，我国也正 相 比其他类型风机 由于其低维护 (无变速箱)和效 在进行东海大桥海上风电场的建设。海上风电技术 率高的特点非常适合在海上风电场中使用2[1，本文 已经成为未来风 电发展的必然趋势。由于传统高压 系统所采用 的风机也是永磁直驱 同步风机 (D— 交流传输(HVAC)在传输距离和容量上的缺陷，在海 PMSG)。文章 的第一部分对系统进行 了概述 ：第二 上传输距离超过 60km的远海地区建立大容量 的 部分阐述了风机特性和机侧 VSC的控制策略 ：第三 风电场 ，采用 HVDC(高压直流)传输的方式更加有 部分分析 了DC—DC变换器的结构和控制策略：第 利l】1。传统的基于HVDC传输方式无论是基于晶闸 四部分分析了岸端逆变器的控制策略与 目的：最后 管还是基于VSC都需要采用低频高压大容量变压 在第五部分给出了仿真波形与总结。 器升压 ，这样的结构庞大复杂不利于运输与安装 ， 同时效率也不够理想 ，增加了经济成本 。在基于 1系统概述 DC—GRID的拓扑 中，高压大功率 DC—DC升压变换 器替代了传统直流传输 中的低频变压器 ，在减少体 系统框 图见 图 1， 由永磁直驱 同步风机组 积重量的前提下还提高 了效率 ．是 目前的一个研究 (VSWT—PMSG)、离岸全桥直直变换器和岸端逆变器 热点[21。其中，高压大功率 DC—DC升压装置是系统 组成 。风机组捕获风能之后经 VSC整流再 由各 自 的核心部分 ，关于这种装置的研究 目前仅是在理论 DC—DC升压变换器升压至 7．5kV并联在直流母线 收稿 日期 ：201l一04—29 上 ，由离岸直