基于桥臂并联混合型换流器的海上风电直流送出系统

在深远海风电直流送出技术中，二极管整流单元（DRU）与模块化多电平换流器（MMC）并联系统因控制灵活、支持黑启动等优势备受关注。本文提出一种由二极管不控桥臂与子模块级联桥臂并联构成的桥臂级混合型换流器拓扑，建立其数学模型，分析工作原理及谐波电流传递特性。基于此，提出有功功率协调与谐波抑制控制策略，实现有功全由二极管桥臂传输，MMC桥臂承担无功与谐波补偿。通过PSCAD/EMTDC搭建1000MW仿真模型，验证了所提方案的有效性。结果表明，相比站级并联方案，该方案可省去一台DRU侧变压器，降低谐波含量与子模块电容需求，更利于海上平台的低成本集成。

目前深、远海上风电经送出技术中,二极管整流器(diode rectify units)和模块化多电平变换器(modular multilevel converter)并联接入直流输电系统方案具有控制灵活、能实现黑启动等优势,因此受到了广泛的关注.首先,在DRU-MMC换流站级并联方案的基础上,提出了由二极管不控桥臂和子模块级联桥臂并联的混合型换流器方案.其次,推导了桥臂混合型换流器的数学模型,分析了其工作原理和桥臂二极管产生的谐波电流在子模块级联桥臂中的传递特性.再次,基于数学模型提出了有功功率协调控制策略和谐波抑制策略,使得二极管不控桥臂传输全部有功功率,子模块级联桥臂提供系统的无功补偿和谐波补偿.最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了 1 000 MW海上风电经桥臂混合型换流器送出模型,验证了所提换流器拓扑和控制的有效性.研究结果表明:相较于DRU-MMC站级并联方案,所提桥臂混合型换流器方案能节省一台DRU换流站中的变压器,且变压器中不会流入大量谐波,所需子模块电容容值较小,有利于海上换流平台的低成本化.