CN2022104067255风电场经二极管整流送出并网系统以及控制与保护系统.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN114825431A
(43)申请公布日2022.07.29
(21)申请号202210406725.5
(22)申请日2022.04.18
(71)申请人上海交通大学
地址200240上海市闵行区东川路800号
(72)发明人蔡旭杨明扬杨仁炘
(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务
所(特殊普通合伙)31317
专利代理师徐红银刘翠
(51)Int.Cl.
H02J3/38(2006.01)
H02J13/00(2006.01)
H02M7/06(2006.01)

权利要求书5页说明书18页附图10页
(54)发明名称
风电场经二极管整流送出并网系统以及控
制与保护系统
(57)摘要
本发明提供了一种风电场经二极管整流送
出并网系统，多台全功率变换风电机组并联汇集
于基于二极管整流器的送端换流站，送端换流站
与岸上受端换流站相连；储能装置接入部分全功
率变换风电机组的变流器直流母线上，汇集线路
用交流断路器配置于全功率变换风电机组之间
的交流汇集线路上，送端站交流断路器配置于送
端换流站的交流侧，限流电抗器配置于岸上受端
换流站的直流侧，岸上受端换流站的交流侧经变
压器和受端站交流断路器与岸上电网相连。同时
提供了一种控制与保护系统以及风电变流器网
侧逆变器频率‑无功自平衡控制系统。本发明省
去了集中式无功补偿装置，在实现海上换流设备
和平台轻量化的同时，还确保了风电机组的稳定
运行。
CN114825431A
CN114825431A权利要求书1/5页

1.一种风电场经二极管整流送出并网系统，其特征在于，包括：全功率变换风电机组、
储能装置、交流汇集线路、汇集线路用交流断路器、基于二极管整流器的送端换流站、送端
站交流断路器、直流输电电缆、岸上受端换流站、限流电抗器、变压器以及受端站交流断路
器；其中：
多台所述全功率变换风电机组经所述交流汇集线路，并联汇集于所述基于二极管整流
器的送端换流站，所述基于二极管整流器的送端换流站经所述直流输电电缆与所述岸上受
端换流站相连；所述储能装置接入部分所述全功率变换风电机组的变流器直流母线上，所
述汇集线路用交流断路器配置于所述全功率变换风电机组之间的所述交流汇集线路上，所
述送端站交流断路器配置于所述基于二极管整流器的送端换流站的交流侧，所述限流电抗
器配置于所述岸上受端换流站的直流侧，所述岸上受端换流站的交流侧经所述变压器和所
述受端站交流断路器与岸上电网相连。
2.根据权利要求1所述的风电场经二极管整流送出并网系统，其特征在于，所述岸上受
端换流站采用半桥子模块结构的岸上MMC换流站，或，采用全桥或者混合型子模块结构的岸
上MMC换流站；
当所述岸上受端换流站采用半桥子模块结构的岸上MMC换流站时，还包括：直流断路
器；所述直流断路器配置于所述岸上受端换流站的直流侧。
3.一种与风电场经二极管整流送出并网系统相适配的控制与保护系统，其特征在于，
包括：
风电机组主控模块，用于输出风电变流器的机侧变流器转矩参考值、风电机组变桨指
令和/或风电变流器的网侧逆变器启停命令和启动模式指令、储能变换器启停命令和工作
模式指令；
风电变流器的机侧变换器控制模块，用于根据风电机组主控模块发出的风电变流器的
机侧变流器转矩参考值控制永磁同步电机电磁转矩，其中，风电变流器的机侧变流器的控
制策略与全功率变换风电机组的机侧变流器控制策略相同；
风电变流器的网侧逆变器控制与保护模块，用于接收来自风电机组主控模块的风电变
流器的网侧逆变器启停命令及启动模式指令，在全功率变换风电机组正常发电阶段用于控
制直流母线电压，在岸上电网发生低电压故障阶段用于限制风场内网电压抬升，阻断二极
管整流器输出功率，在直流输电线路短路故障时用于故障限流控制；
风电机组储能变换器控制模块，用于接收来自风电机组主控模块的储能变换器启停命
令和工作模式指令，在机组启动阶段用于控制直流母线电压，在机组输出功率阶段用于储
能电池充电；
风电变流器卸荷电路控制模块，用于在检测到变流器直流母线电容电压上升后控制直
流侧卸荷装置，稳定直流母线电压；
送端换流站继电保护模块，用于判断直流输电线路短路故障并控制二极管整流器交流
侧的受端站交流断路器动作；当判定直流输电线路发生短路故障，使二极管整流器交流侧
的受端站交流断路器动作，清除故障电流；当判定直流输电线路短路故障清除，二极管整流
器交流侧的受端站交流断路器重合闸；如果判定直流输电线路短路故障为永久性故障，则
给风电机组主控模块发送停机指令；
受端换流站继电保护模块，用于判断直流输电线路短路故障并控制受端站出口侧断路

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CN114825431A权利要求书2/5页
器；当判定直流输电线路短路故