采用复合模块化结构的海上风电送出直流变换器

刘其辉; 樊双婕; 洪诚程; 郭小江; 汤海雁; 申旭辉

doi:10.7500/AEPS20220408005

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采用复合模块化结构的海上风电送出直流变换器

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 采用复合模块化结构的海上风电送出直流变换器
- DC/DC Converter for Offshore Wind Power Transmission Using Composite Modular Structure
- 电力系统自动化 2022年46卷第24期页码：142-151
- 作者机构：
  
  1.新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),北京市 102206
  2.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,北京市102209
- 作者简介：
  
  刘其辉(1974—)，男，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：新能源发电并网运行与控制。E-mail：liuqihuifei@163.com
  樊双婕(1998—)，女，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：高压大容量DC/DC变换器。E-mail：3205305460@qq.com
  洪诚程(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：永磁直驱风电机组并网运行及控制。E-mail：15195852106@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金重点项目(52130709);中国华能集团总部科技项目（海上风电与智慧能源系统科技专项（一期）,HNKJ20-H88）;已申请国家发明专利（申请号：202111477806.6）
- DOI：10.7500/AEPS20220408005
  中图分类号：
- 收稿：2022-04-08，
  
  修回：2022-07-22，
  
  网络出版：2022-10-28，
  
  纸质出版：2022-12-25
- 稿件说明：
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刘其辉,樊双婕,洪诚程等.采用复合模块化结构的海上风电送出直流变换器[J].电力系统自动化,2022,46(24):142-151.

LIU Qihui,FAN Shuangjie,HONG Chengcheng,et al.DC/DC Converter for Offshore Wind Power Transmission Using Composite Modular Structure[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):142-151.
刘其辉,樊双婕,洪诚程等.采用复合模块化结构的海上风电送出直流变换器[J].电力系统自动化,2022,46(24):142-151. DOI： 10.7500/AEPS20220408005.

LIU Qihui,FAN Shuangjie,HONG Chengcheng,et al.DC/DC Converter for Offshore Wind Power Transmission Using Composite Modular Structure[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):142-151. DOI： 10.7500/AEPS20220408005.

摘要

采用“直流汇集-直流传输”的全直流海上风电场具有设备体积小、系统损耗低、没有无功电压问题等优势，其核心设备高压送出DC/DC变换器亟须突破传统变换器功率低、电压受限等技术瓶颈。文中首先根据全直流风电组网技术需求，将模块化多电平变换器与输入串联输出串联型DC/DC变换器组合，提出一种复合模块化结构。其次，为实现DC/DC变换器的高变比功能，提出了基于双重移相的

调制策略，并针对该调制策略的特点改进了电容电压均衡算法，有效降低了器件的开关频率。最后，在MATLAB/Simulink仿真软件上搭建模型，验证了所提变换器拓扑及策略的有效性。

Abstract

The full-DC offshore wind farm with DC collection and DC transmission has the advantages of compact equipment size

low system loss and no reactive voltage problem. The high-voltage output DC/DC converter is the core equipment of the full-DC offshore wind farm

which urgently needs to break through the technical bottlenecks of traditional converters such as low power and voltage limitation. Firstly

according to the technical requirements of full-DC wind power networking

this paper proposes a composite modular structure combining the modular multilevel converter with the input-series output-series DC/DC converters. Secondly

in order to realize the high ratio function of the DC/DC converter

the

modulation strategy based on the double phase shift is proposed

and the capacitor voltage equalization algorithm is improved according to the characteristics of the modulation strategy

which effectively reduces the switching frequency of the device. Finally

the model is built on MATLAB/Simulink simulation software to verify the effectiveness of the proposed converter topology and strategy.

关键词

Keywords

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