面向海上风电直流汇聚的四象限DC/DC变换器反向运行策略

张帅; 王辉; 李欢; 王成; 张涛; 李庆民

doi:10.19421/j.cnki.1006-6357.2025.01.006

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

面向海上风电直流汇聚的四象限DC/DC变换器反向运行策略

特别策划 | 更新时间：2025-10-15

- 面向海上风电直流汇聚的四象限DC/DC变换器反向运行策略
- 暂无标题
- 供用电 2025年第1期页码：52-63
- 作者机构：
  
  1. 山东大学电气工程学院
  2. 南方电网科学研究院有限责任公司
  3. 国网山东省电力公司德州供电公司
  4. 华北电力大学电气与电子工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  中国南方电网有限责任公司数字电网开放基金（DPGCSG-2024-KF-08）~~
- DOI：10.19421/j.cnki.1006-6357.2025.01.006
  中图分类号： TM46;TM614
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
张帅, 王辉, 李欢, 等. 面向海上风电直流汇聚的四象限DC/DC变换器反向运行策略[J]. 供用电, 2025,(1):52-63.
张帅, 王辉, 李欢, 等. 面向海上风电直流汇聚的四象限DC/DC变换器反向运行策略[J]. 供用电, 2025,(1):52-63. DOI： 10.19421/j.cnki.1006-6357.2025.01.006.

DOI：

摘要

直流汇聚与远距离传输并网的海上风电全直流系统与交流系统相比具有诸多优点，但目前尚有系统拓扑、运维及可靠性等诸多问题未解决。直流汇聚系统现有方案故障恢复与黑启动需要的能量多依赖于独立的反向拓扑，增大了运行成本。利用提出的新型四象限隔离型DC/DC变换器拓扑的自身特性，提出和设计实现了拓扑反向重构与能量传输，为风场故障恢复与黑启动提供了低成本辅助方案。该拓扑利用反并联晶闸管构成串联谐振DC/DC变换器二次侧电路，可实现DC/DC变换器的四象限运行。首先，重点分析了拓扑反向运行模式工作原理及参数关系，并设计了反向电压闭环控制策略。其次，利用分段状态空间方程得到变换器在电感电流连续模式（continuous current mode

CCM）以及2种电感电流断续模式（discontinuous current mode

DCM）下的谐振变量时域表达式，并利用其获得反向运行时的谐振电流应力。通过时域分析法和功率守恒推导了电压增益与品质因数、开关频率之间的数学关系，划分了反向运行时的5种工况，并设计了控制策略。最后，通过MATLAB/Simulink仿真以及样机实验验证了反向运行策略的有效性。

Abstract

关键词

Keywords

references

李凯多.高频LLC谐振变换器的优化启动控制策略研究[D].北京交通大学,2021(03).

左裕.多模态宽电压范围双向隔离LLC谐振变换器的研究[D].哈尔滨工业大学,2021(03).

李文宇.适用于宽输入电压的高效率LLC谐振变换器研究[D].上海交通大学,2018(01).

钟雅珊,杨韵,左剑,何祥针,付聪,徐芸霞,张东辉.高比例新能源电网的运行经济性评估研究与应用[J].供用电,2024(03).

张超,王灼.基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器[J].电力电子技术,2024(02).

孙媛媛,许庆燊,马钊,丁磊,王同勋,李可军.数字化背景下新型电力系统谐波溯源关键技术[J].电力系统自动化,2024(06).

周明珠,刘超,庄一展,张艺明.一种非隔离型软开关高增益准Z源DC-DC变换器[J].中国电机工程学报,2024(14).

汪洪亮,高文勇,唐伟,朱晓楠.基于时域分析的LLC同步整流控制研究[J].电力电子技术,2023(08).

吴维鑫,张钟艺,肖晓森,游玮,金涛.基于时域分析的CLLC谐振变换器参数优化设计[J].电力系统保护与控制,2023(14).

蔡颖凯,张冶,曹世龙,康乃荻.四象限变换器整流控制策略及数字化实现[J].电力电子技术,2023(06).

Yanqi Zhao,Tongtong Zhang,Li Sun,Xiaowei Zhao,Lige Tong,Li Wang,Jianning Ding,Yulong Ding.Energy storage for black start services: A review[J].International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials,2022(04).

桑顺,齐琛,张新松,黄杰杰,茅靖峰,顾菊平.永磁直驱风电机组的构网型控制与黑启动[J].电网技术,2022(08).

丁杰,尹华杰,赵世伟.反激式隔离型高增益DC/DC变换器[J].电源学报,2022(02).

赵烈,裴云庆,刘鑫浩,范文杰,杜雨.基于基波分析法的车载充电机CLLC谐振变换器参数设计方法[J].中国电机工程学报,2020(15).

荣飞,徐业事,黄守道,朱斌.新型直流串联型海上风电场拓扑结构设计[J].电力系统及其自动化学报,2018(02).

常怡然,蔡旭.大型海上全直流风场中基于MMC的风力发电变流器及其控制[J].中国电机工程学报,2016(14).

蔡旭,施刚,迟永宁,常怡然,杨仁忻,张占奎.海上全直流型风电场的研究现状与未来发展[J].中国电机工程学报,2016(08).

王敏,李想,潘永春,陈芬,茅鑫同.微电网黑启动研究综述[J].电力自动化设备,2016(03).

王锡凡,卫晓辉,宁联辉,王秀丽.海上风电并网与输送方案比较[J].中国电机工程学报,2014(31).

Changjiang Sun,Miao Zhu,Xin Zhang,Jingjing Huang,Xu Cai.Output-Series Modular DC-DC Converter with Self-Voltage Balancing for Integrating Variable Energy Sources[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2020.

Min-gang Tan,Yi Tang,Chaohai Zhang.PMSG-Based Black-Start Technology and Its Field Tests[J].Energies,2019.

Rong Fei,Wu Gongping,Li Xing,Huang Shoudao,Zhou Bin.ALL-DC Offshore Wind Farm With Series-Connected Wind Turbines to Overcome Unequal Wind Speeds[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2019.

Haibo Zhang,François Gruson,Diana M. Flórez Rodriguez,Christophe Saudemont.Overvoltage Limitation Method of an Offshore Wind Farm With DC Series-Parallel Collection Grid[J].IEEE Transactions on Sustainable Energy,2019.

Frequency Stabilization Method for Grid Integration of Large-scale Centralized Wind Farms via VSC-HVDC Technology[J].Journal of Power Electronics,2018.

Ahmad Nikoobakht,Jamshid Aghaei,Taher Niknam,Vahid Vahidinasab,Hossein Farahmand,Magnus Korpås.Towards robust OPF solution strategy for the future AC/DC grids: case of VSC-HVDC-connected offshore wind farms[J].IET Renewable Power Generation,2018.

Kakigano, H.,Miura, Y.,Ise, T..Distribution Voltage Control for DC Microgrids Using Fuzzy Control and Gain-Scheduling Technique[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2013.

Rocabert, J..Control of Power Converters in AC Microgrids[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2012.

Yang, J.,Fletcher, J. E.,O'Reilly, J..Multiterminal DC Wind Farm Collection Grid Internal Fault Analysis and Protection Design[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2010.

Shoji Nishikata,Fujio Tatsuta.A New Interconnecting Method for Wind Turbine/Generators in a Wind Farm and Basic Performances of the Integrated System.[J].IEEE Trans. Industrial Electronics,2010.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据