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公开(公告)号：CN119254050A
公开(公告)日：2025-01-03
申请号：CN202411319833.4
申请日：2024-09-23
Applicant: 华北电力大学
Abstract: 本发明提供了一种电流源换流器(Current Source Converter，CSC)用于海上风电送出系统的正负触发角协调控制策略。CSC由全控器件逆阻型IGCT构成，在每个器件开通120°电角度后主动关断，当整流运行时α的范围可扩大为‑90°～90°，其中0～90°为正触发角运行模式，‑90°～0为负触发角运行模式；当逆变运行时，α的范围可扩大为90°～‑90°，其中90°～180°为正触发角运行模式，‑180°～‑90°为负触发角运行模式。本发明所提的控制策略是利用换流站中两个CSC，使其分别运行在正触发角模式和负触发角模式，使得CSC具有两个控制自由度。本发明提供的技术方案能够既可有效降低直流波动，减小损耗，又使CSC具有两个自由度，实现海上交流电压幅值和频率独立控制，有利于海上风能的稳定送出。
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公开(公告)号：CN117220342A
公开(公告)日：2023-12-12
申请号：CN202311211316.0
申请日：2023-09-19
Applicant: 华北电力大学 , 国网经济技术研究院有限公司
Abstract: 本发明提供了一种电流源换流器(Current Source Converter，CSC)用于HVDC的双自由度相控策略。双自由度相控触发方法是在常规相控触发导通120°电角度内，先关断θr电角度，并在关断后补偿导通θr电角度。本发明提供的双自由度相控策略包括双自动相控触发方法和功率控制策略。基于双自由度相控触发CSC的功率控制策略由外环控制、内环控制和反算环节三部分组成。有功无功测量值与参考值经过PI后得到内环电流参考值，再经PI后，可得阀出口电流参考值，经过反算环节，可得到触发角和补偿角。相较于采用脉冲宽度调制的CSC和常规相控的CSC，本发明提供的技术方案能够既可有效降低直流波动，减小损耗，又使CSC具有两个自由度，实现有功无功独立控制，并增大运行范围。
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公开(公告)号：CN119315613A
公开(公告)日：2025-01-14
申请号：CN202411313912.4
申请日：2024-09-20
Applicant: 华北电力大学
IPC: H02J3/36
Abstract: 本发明提供了一种适用于海上风电直流系统CSC‑MMC混合直流输电拓扑。海上风电机组经各自变流器汇集至海上交流母线，再由海上主动换相型电流源换流器(Current Source Converter，CSC)整流送出，经海底直流电缆至陆上模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)，逆变后并入陆上交流电网。本发明提供的技术方案优点在于：由于海上风电直流输电系统的受端与电网连接，对电压稳定的要求较高，因此将海上风电送出系统的受端设计为MMC的结构可以利用MMC的电压源特型保证陆上电压的稳定，同时能够实现对陆上电网的频率支撑，加之换流器在陆上无需考虑体积与重量，具备更为广阔的应用前景，可以更好地实现海上直流输电受端的功能。
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公开(公告)号：CN119254031A
公开(公告)日：2025-01-03
申请号：CN202411319729.5
申请日：2024-09-23
Applicant: 华北电力大学
Abstract: 本发明提出了一种适用于海上风电送出系统的CSC‑MMC混合级联直流输电拓扑。本发明的优点在于：陆上采用的换流器结构为CSC‑MMC的混合级联型结构。由于海上风电直流输电系统的受端与电网连接，希望直流系统能够对电网进行频率主动支撑，因此希望受端能采用MMC的结构，其特点为可以利用MMC对交流侧电网呈现电压源的外特性实现对电网频率的主动支撑，然而考虑到送端为CSC结构，具备电流源的特性，为了便于黑启动和潮流反转，因此受端将CSC与MMC级联起来构成CSC‑MMC混合型结构，即实现了对电网的主动频率支撑又能便于黑启动和潮流反转，并且由于受端在陆上，因此不必考虑级联结构的占地面积，具备工程应用实际。
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公开(公告)号：CN119253991A
公开(公告)日：2025-01-03
申请号：CN202411319918.2
申请日：2024-09-23
Applicant: 华北电力大学
Abstract: 本发明提供了一种适用于电流源换流器的直流短路故障电流计算方法及其抑制策略。目前缺乏对基于改进基频调制电流源换流器(Enhanced Fundamental Frequency Modulated Current Source Converter，EFFM‑CSC)的高压直流系统发生直流线路短路故障后的研究。本发明针对EFFM‑CSC的拓扑以及短路的特点，根据附加电动势法和储能等效原则，建立改进基频调制CSC‑HVDC的直流故障等值电路并对其进行特征简化，将换流器的复杂结构化简为RLC等值电路，据此推导出直流故障电流计算式，得到短路暂态数学模型，将理论计算结果和仿真波形进行对比，验证了本发明的正确性。对于系统直流短路故障电流抑制策略，本发明利用EFFM‑CSC负直流电压输出能力，提出了一种直流故障电流抑制策略，该策略能快速清除故障电流，具有良好的故障响应特性。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN118214059B
公开(公告)日：2024-08-16
申请号：CN202410397818.5
申请日：2024-04-03
Applicant: 华北电力大学 , 国网经济技术研究院有限公司 , 国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院
Abstract: 本发明公开了中频分布式CSC海上风电直流送出系统及其控制方法，涉及直流输电与电力电子技术领域。本发明与之前的CSC海上风电拓扑和控制方法相比，改进了海上风电场频率仅运行在工频，海上平台体积和质量较大；海上汇集系统一旦发生故障，全部风机脱网，功率无法送出；风电机组与海上CSC协同控制需要大量通讯，其成本高且可靠性难以保证的问题，通过将中频分布式CSC海上风电直流送出系统与系统对应的稳态控制方法和故障穿越方法相结合的方式，提升海上汇集系统频率，使海上平台轻型化；实现海上汇集系统故障时的部分功率送出，减少脱网的风机数量和减小受端功率缺额；实现无需通讯对海上风电场交流电压的稳定控制。
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公开(公告)号：CN114362184A
公开(公告)日：2022-04-15
申请号：CN202210007526.7
申请日：2022-01-06
Applicant: 华北电力大学
Abstract: 本发明提供了一种基于全控型开关器件的电流源换流器(Current Source Converter，CSC)变频站用于海上风电低频交流送出的基频协调控制策略。基频控制是指每个开关器件在一个基频周期内仅开通和关断一次，本发明提供的控制策略为背靠背变频站两侧换流器间的基频协调控制策略。基频协调控制策略将陆上背靠背变频站分为低频侧CSC和工频侧CSC，通过协调控制可以实现对海上低频交流系统电压幅值和频率的控制，其控制输入量为低频交流母线处有功功率、无功功率和系统频率，经控制器分别得到低频侧CSC的触发角和工频侧CSC的直流电流参考值，触发角用于触发低频侧CSC换流器，直流电流参考值用于对工频侧CSC实现定直流电流控制。相较于采用模块化多电平矩阵换流器(modular multilevel matrix converter，M3C)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC‑HVDC)的背靠背变频站，本发明提供的技术方案能降低变频站体积和造价，同时稳定控制住海上低频交流系统电压幅值和频率，有效降低变频站内直流电压波动，减少其开关损耗，实现海上风电大规模并网。
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公开(公告)号：CN118944182A
公开(公告)日：2024-11-12
申请号：CN202411068906.7
申请日：2024-08-06
Applicant: 电力规划总院有限公司 , 华北电力大学
Abstract: 本发明提供一种海上风电低频交流送出系统、协调控制方法及相关装置，系统包括：风电场、升压变压器、低频交流海缆以及陆上变频站；风电场包括风电机组及网侧换流器，陆上变频站包括FFM‑CSC换流器。控制方法包括：根据由低频交流海缆输入至陆上变频站的电压幅值，修正FFM‑CSC换流器吸收的有功功率，以稳定海上交流母线的电压幅值；并且，修正风电机组的无功电流参考值；根据修正后的无功电流参考值、风电机组的有功电流参考值、风电机组的输出电压、风电机组的输出电流，修正网侧换流器输出的无功功率，以稳定海上交流母线的频率。本发明系统能够远距离输电且输电损耗低，控制方法能够确保海上风电场所发电能安全稳定并网。
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公开(公告)号：CN118214059A
公开(公告)日：2024-06-18
申请号：CN202410397818.5
申请日：2024-04-03
Applicant: 华北电力大学 , 国网经济技术研究院有限公司 , 国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院
Abstract: 本发明公开了中频分布式CSC海上风电直流送出系统及其控制方法，涉及直流输电与电力电子技术领域。本发明与之前的CSC海上风电拓扑和控制方法相比，改进了海上风电场频率仅运行在工频，海上平台体积和质量较大；海上汇集系统一旦发生故障，全部风机脱网，功率无法送出；风电机组与海上CSC协同控制需要大量通讯，其成本高且可靠性难以保证的问题，通过将中频分布式CSC海上风电直流送出系统与系统对应的稳态控制方法和故障穿越方法相结合的方式，提升海上汇集系统频率，使海上平台轻型化；实现海上汇集系统故障时的部分功率送出，减少脱网的风机数量和减小受端功率缺额；实现无需通讯对海上风电场交流电压的稳定控制。
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公开(公告)号：CN114362183A
公开(公告)日：2022-04-15
申请号：CN202210005143.6
申请日：2022-01-05
Applicant: 华北电力大学
Abstract: 本发明提供了一种基于主动换相型电流源换流器的海上风电场低频交流输电系统。包括了海上低频交流系统和陆上背靠背变频站。海上低频交流系统主要包括风电机组、汇集电缆、海上升压站及长距离输电海缆，陆上变频站主要采用背靠背结构，其低频侧换流器为基于全控型器件的电流源换流器(Current Source Converter，CSC)，工频侧换流器可采用LCC、VSC或者CSC的拓扑结构。本发明的主要工作原理为海上风电机组输出低频交流电能汇集至海上交流母线，再由海上升压站经海底三相交流电缆送至陆上背靠背变频器，经交‑直‑交转换后并入陆上工频交流电网，实现海上风电的大规模并网。
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