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为提升中远海风电送出的经济性与系统可靠性,业界正积极探索基于二极管整流单元(Diode Rectifier Unit, DRU)的高压直流输电(HVDC)技术路径。相较于传统全柔性直流方案(MMC-HVDC),DRU-HVDC采用“分布式海上整流 + 陆上电压源换流”架构,显著降低对海上平台空间、结构承载及建造成本的要求。
该方案的核心优势在于简化海上设施。传统柔直系统需在海上建设大型MMC换流站,包含复杂冷却系统、冗余模块与高压直流配电设备,投资高且运维困难。而DRU方案将换流功能转移至陆上,海上仅部署无源、免控的二极管整流单元,无需集中式海上升压站或大型换流平台,极大缩减海上结构物体积与重量,特别适用于深远海、大容量风电集群开发。
从电气性能看,二极管器件仅有导通损耗,无开关损耗,整流阀整体效率高于MMC。以典型12脉动整流拓扑为例,系统由两组6脉动整流桥构成,通过移相变压器实现交流侧并联、直流侧串联,有效抑制特征谐波。多个分布式DRU可在海上风场内就近接入风机群输出的中压交流汇流母线,再经直流侧串联形成高压直流输出,提升系统可扩展性与冗余能力。
英飞凌D3300H90X152压接式软恢复二极管是构建此类系统的理想器件。其重复反向峰值电压达9000V,壳温70℃下通态平均电流可达3300A,具备低通态压降(约2.8V)、高抗浪涌电流能力(IFSM > 40kA)及高I²t耐量,适用于±320kV及以上等级的大容量DRU-HVDC系统。陶瓷封装与双侧冷却设计进一步提升了散热效率与机械鲁棒性,满足海上高湿、高盐雾环境下的长期可靠运行需求。
然而,DRU方案也带来新的系统挑战。由于二极管不可控,无法主动调节功率或建立交流电压,海上电网的构网(Grid-forming)功能必须由风电机组变流器自主完成。每台风机需具备黑启动、电压频率支撑及故障穿越能力,对机组控制策略与系统协同提出更高要求。
此外,DRU-HVDC为单向输电系统,岸上电网无法通过直流线路反送能量启动海上风电场。因此,海上需配置独立启动电源(如储能系统或柴油发电机),用于风场初始上电与控制系统唤醒,增加了系统复杂性与辅助设备投资。
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