CN104332986B - 一种风电场全直流电能汇聚系统 - Google Patents

Abstract

一种风电场全直流电能汇聚系统，由SRG系统及其DC变换电路、电力电子开关、电力线组成，多个SRG系统及其DC变换电路先串联组成一个支路，多个相同数量的SRG系统及其DC变换电路串联的支路间并联，不同支路的平行相邻的SRG系统及其DC变换电路之间通过电力电子开关进行同极性端连接；SRG系统及其DC变换电路由SRG系统、DC变换电路组成，SRG系统和DC变换电路连接；DC变换电路由电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管VD、电力电子开关VT1、电力电子开关VT2、电力电子开关VT3、电抗器L组成。该系统结构简单、体积小、损耗小，发输电效益高成本低。

Description

一种风电场全直流电能汇聚系统

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及采用直接输出直流电能的开关磁阻发电机为风力发电机，全直流电能汇聚及直流输电的结构简单的风电场电气系统。

背景技术

随着石油、煤炭等一次性石化资源的大规模开发，能源危机和环境恶化造成的危害已经日益严峻，要解决这一难题的唯一途径就是加快对可持续资源的开发。在现有可再生能源中，无论规模，还是可利用率，风能都是最高的资源之一，并且风能在利用过程中不用消耗矿产资源，不排放有害物质，被人们视为清洁、绿色、环保的能源。

从新疆到内蒙古一线是我国陆上风能资源最为丰富的地区，该地区风速稳定、地广人稀，很适合建设大型风电场。十余年来这些区域的风能开发非常迅速，但由于附近区域的电力需求不高，大量的风电难以就近消化。如果要把多余的风电传输到电力需求巨大的东南部地区，风电波动性强的特点又会使传输的难度和成本加剧，并对电网安全造成威胁。而另一方面，我国东部海岸线长，风能资源好，风能质量好，具备大规模发展海上风电的资源条件，而且矿产资源匮乏，电力需求巨大，海上风电可以就近吸纳，因此在这一区域发展海上风电具有广阔的前景。

海上风能的另一个优点是风速更高、风力更持续，和陆上风能相比，开放性海域的风速要高30％-40％，近海区域要高15％-20％，能够多发50％-70％的电能；并且目前能够容纳大型风场的陆上空间已很难找到，大规模海上风电场的建设已成为风能利用的主要方向。

虽然人们对风电的开发已有五十年之久，但主要集中在陆地上，建设大型海上风电场的经验比较缺乏。海上风电的主要缺点是在海水中建设塔架和平台(海上变电站)的成本高，维护运行的成本高等，从而对风电机组及其电力传输的高效、稳定、可靠要求更高，同时在变流、输电等多项技术上也有着不同的特点和要求。

目前功率在兆瓦级以上的大型风电机组主要以双馈型异步风力发电机组和直驱全功率变换型永磁同步风力发电机组为主。双馈型异步风力发电机组有较好的性价比，但对电网故障的穿越能力和支撑能力较弱，它的传动链必须要有大功率齿轮箱，这对机组的可靠性和可维护性提出了更苛刻的要求。直驱全功率变换型永磁同步风力发电机组通过变频器并网，对电网故障的穿越能力较强，有一定的支撑电网能力，避免了大功率齿轮箱的维护工作量，可靠性有所提高，但由于其转速很低，随着功率的增大，多极数永磁同步发电机的制造工艺复杂，技术难度大，电机体积大，造价高，海上安装成本更高，同时随着机组容量的不断增大，配套的大功率变频器价格昂贵更增加了其使用成本。

开关磁阻发电机(Switched Reluctance Generator，简称：SRG)结构简单，转子上无刷、无绕组、无永久磁体。其运行时相当于一个电流源，这样在一定转速范围内，输出端电压不会随着转速的变化而变化，这非常适合于当前主流的变速运行的风力机，可提高风能的利用效率；更重要的是它直接发出为直流电，适应了当前海上风电以高效的直流方式进行电力传输趋势的需要，省去了整流环节。由于这些特性，SRG可以在风力直接驱动下实现较高的发电效率，从而省去了齿轮箱，使整个发电系统结构更加简洁、可靠，这也正是风力发电系统的发展趋势。而在运行过程中，SRG可控参数多，如开通角、关断角控制，电流斩波控制等，可方便的实现比较复杂的控制策略，灵活的控制输出直流电压和电流，也大大降低了低电压穿越的技术压力。可见，SRG引入海上风电，完全符合安装困难、成本高、维护保养困难的海上风电发展的需要，即高效率的实现风能的转换，结构的简洁化意味着更高的可靠性更少的维护以及更低的安装成本和设备采购成本。

对开关磁阻电机进行电动运行的研究开展的较早，目前已广泛应用于电力牵引、需要四象限运行调速系统和在宽广的速度范围内实现高效率运行的系统中。但对其发电运行特性的研究，直到20世纪80年代末才得到重视，并在航天起动/发电机等应用领域中展开了探索性的研究。

理想的风力发电机组应该是能够变速运行、直接驱动，省去齿轮箱，减少不必要的保养工作。据此衡量SRG，可以发现SRG用于风力发电具有以下具体优势：(1)SRG具有优良的调速性能，变速范围宽，可以适应不同风速的要求，更高效的利用风能。(2)SRG在低速运行时效率高，通过合理的设计，可以省去齿轮箱，实现风力机直接驱动发电，从而提高了整个系统的发电效率，提高风力发电系统的年发电量，降低发电成本。(3)SRG制造简单，转子上无刷、无线圈、不需要永磁材料(稀土材料)等，因而简化了结构，使得电机的可靠性高、成本低。(4)SRG是典型的机电一体化产品，控制灵活、控制参数多，可方便的实现比较复杂的控制策略，灵活的控制输出的直流电压和直流电流。(5)SRG可以方便的发出电压恒定的直流电，输出电压与转速无关，可以通过自身的控制器直接进行调节，多台发电机运行时并网容易。(6)SRG相绕组间无电耦合，其容错能力大大增强，即使在缺相的情况下，仍然可以维持工作(三相以上)。(7)开关磁阻电机的功率密度高，电机体积小，易于安装运输，耐高温性能好，十分适合风力发电的海上工作环境。(8)SRG具有自励能力，只需小容量的直流起励电源，便可建立工作电压。实际应用中，可以与蓄电池构成互补系统，在风力充足时，SRG从蓄电池获得起励电源进行发电，建立工作电压后，发出的电能一方面给负载供电，同时给蓄电池充电，风力不足时，蓄电池的储能释放出来，供负载使用。以上这些特点使得SRG应非常适合用在风力发电及海上风电的场合中。

近年来，关于SRG用于风力发电的研究和实践也有一些。其中，专利1、CN102223034 B，大型直驱开关磁阻风力发电机及其机组系统，2013.04.10；2、CN 101686034B，基于开关磁阻风力发电系统的最大功率自动跟踪方法，2012.04.25；3、CN 102427323 B，开关磁阻风电系统起动控制和MPPT控制方法，2013.10.30，分别就高功率密度大型SRG设计和系统、SRG风力发电最大功率自动跟踪方法和SRG风力发电启动和最大功率跟踪控制方面取得进步并获得授权专利。

在科研界，关于风电结合SRG的研究，也主要聚焦于单机最大功率跟踪方面，譬如：1、熊立新等.一种开关磁阻风力发电机最大风能跟踪方法[J].电工技术学报，2009，24(11)：1-7；2、Hedi Yahia等.Differential evolution method-based output poweroptimisation of switched reluctance generator for wind turbine applications[J].IET Renew.Power Gener.，2014，8(7)：795-806；3、Da-Woon Choi等.A Study on theMaximum Power Control Method of Switched Reluctance Generator for WindTurbine[J].IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，2014，50(1)。

但是，就SRG系统直流输出变换以及由多SRG系统组成的风电场全直流电能汇聚方面的研究或实践还没有完全出现。

国内外研究表明，采用高压直流(High-Voltage Direct Current，简称：HVDC)的方式传输电力对于海上风电最为方便经济。而电压源型变流器(Voltage SourceConverter，简称：VSC)的HVDC(VSC-HVDC)以其控制灵活，体积小、具备黑启动能力等特点，特别适合被应用于海上风电场与电网的连接。现有利用HVDC与电网连接的风场都采用在海上建立一个变电站的方式，因目前的海上发电机全部为交流发电机，要通过每台交流发电机组连接的交流变压器先升压至中压，然后集中到海上变电站转换成直流输送，由岸上变电站的逆变器逆变后连接交流电网。其结构复杂，电能需要经过多次交流和直流之间的转换。

有些研究则考虑到风电机组本身的结构特点，可以在一次变流后直接组成直流网络，由直流并联网络将电能集中到海上直流升压变电站，然后由直流传输到岸上变电站，最后再逆变连接交流电网，这样就降低了系统复杂度，但仅仅是省去了升压变压器。

进一步研究表明，直接串联连接已直流化的各风电机组则更加经济，可无需升压变压器和海上变电站，多个低压风电机组直接串联后成为所需的高压直流，然后直接通过海底直流电缆传输到陆地变电站，此种方式目前已成为海上风电场电能汇聚的研究热点。

无海上变电站的全直流电能汇聚及其HVDC研究成为发展趋势，这当中主发电机多采用永磁直驱同步发电机(PMSG)。文献：1、Amir Parastar，Jul-Ki Seok.High-Power-Density Power Conversion Systems for HVDC-Connected Offshore Wind Farms[J].Journal of Power Electronics，2013，13(5)：737-745.2、N.Holtsmark，H.J.Bahirat，M.Molinas，et al.An all-DC offshore wind farm with series-connected turbines：An alternative to the classical parallel AC model.IEEE Trans.Ind.Electron，2013，60(6)：2420-2428.3、Thanh Hai Nguyen，Dong-Choon Lee，Chan-Ki Kim.A Series-Connected Topology of a Diode Rectifier and a Voltage-Source Converter for anHVDC Transmission System[J].IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS，2014，29(4)：1579-1584.4、Etienne Veilleux，Peter W.Lehn.Interconnection of Direct-DriveWind Turbines Using a Series-Connected DC Grid[J].IEEE TRANSACTIONSSUSTAINABLE ENERGY，2014，5(1)：139-147.5、李响，韩民晓.，海上风电串联多端VSC-HVDC协调控制策略[J].电工技术学报，2013，28(5)：42-48，57.等，聚焦于采用直流串联的风电场拓扑结构及其控制方面，一般各个机组自行经过整流及DC/DC变换，然后风场所有机组串联后获得直流高电压进行电能传输到岸上变电站，这些文献主要聚焦于DC/DC变换的结构与控制、整流方式、谐波治理、系统协调控制等方面，串联结构的最大优点除了无海上变电站，就是极易于控制，但为了迎合控制的需要常常需要脱开一些本来可发电的机组，发电效益降低；另外，因为我国尤其东南沿海的各省份，大部分近海区域地质复杂，岛屿众多，人口密集，经济活动非常频繁，如若一处海底电缆因人为因素或经济活动发生破坏被迫中断，则整个串联风场将中断电力供应，尤其离岸较远的海上风电场，不适宜采用串联拓扑结构汇聚电能。

而另一种叫做直流串并联结构的拓扑结构，克服了单纯直流串联结构的一些缺点，可靠性也有所提高，文献：何大清.基于直流串联的海上风电场及其控制[D].上海：上海交通大学，2013.，对这种拓扑结构的设计方法、协调控制等问题进行了较为深入的研究。

不过，不管风电场是何种电能汇聚结构，它们所采用的发电机依然是双馈异步或永磁直驱为主的交流发电机，要进行直流输电，都必须存在整流环节，所以它们也不是真正意义上的全直流电能汇聚与输电系统。

发明内容

根据以上的背景技术，本发明提出了一种风电场尤其是海上风电场用SRG作为发电机的单机输出电能简单易行的变换电路；以及相关风电场直流电能汇聚结构，定义为直流混联矩阵结构，并通过与直流串并联结构的对比分析给出其基本控制方法和优势。

本发明的技术方案为：

一种风电场全直流电能汇聚系统，由SRG系统及其DC变换电路、电力电子开关、电力线组成，其特征在于，多个所述SRG系统及其DC变换电路先串联组成一个支路，多个相同数量的SRG系统及其DC变换电路串联的支路间并联，不同支路的平行相邻的SRG系统及其DC变换电路之间通过所述电力电子开关进行同极性端连接，例外的是，全直流电能汇聚系统的最上端线路和最下端线路上都没有电力电子开关；电力电子开关为常开；所有连接都使用所述的电力线。

所述SRG系统及其DC变换电路由SRG系统、DC变换电路组成，其特征在于，所述SRG系统和所述DC变换电路连接。

所述DC变换电路由电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管VD、电力电子开关VT1、电力电子开关VT2、电力电子开关VT3、电抗器L组成，其特征在于，电容C1和电容C2串联后上下分别接SRG系统的正负极，电阻R1和电阻R2串联后上下分别接SRG系统的正负极，电容C1和电容C2的中间串联点与电阻R1和电阻R2的中间串联点连接，电抗器L一端与SRG系统正极连接，另一端连接二极管VD的正端和电力电子开关VT1的正端，电力电子开关VT3和电阻R3串联后与电抗器L并联，其中电力电子开关VT3负极连接SRG系统正极，二极管VD的负端和电力电子开关VT2正极串联连接，电力电子开关VT2负极连接电容C3，电容C3的另一端连接电力电子开关VT1负端并一同连接SRG系统的负极。

进一步的，当风电场运行期间，发生某SRG系统及其DC变换电路故障或检修等其他原因需要停机脱离停止发电和供电时，通过相应电力电子开关的闭合动作，使得与该SRG系统及其DC变换电路并联的相邻支路的另外的正常运行SRG系统及其DC变换电路与本SRG系统及其DC变换电路并联连通即承载，此时，运行时DC变换电路中常闭的电力电子开关VT2断开；加入承载的SRG系统及其DC变换电路可以是一个或多个，最多为风电场的支路数减去一。

所述DC变换电路，它的输入端直流电压就是SGR系统的输出直流电压，正常运行工作时，通过对电力电子开关VT1开通和关断的时间及比例进行改变，就可以调整其输出直流电压大小。

DC变换电路的电力电子开关VT3为常开开关，当电力电子开关VT2断开时电力电子开关VT3闭合，为电抗器L提供能量泄放的回路，并由电阻R3消耗。

本发明的技术效果主要有：

对于单纯的并联结构的海上风电场，一般需建设海上变电站；对于单纯串联结构的风电场，虽然一般无需建设海上变电站，但考虑到我国东南沿海的各省份，大部分近海区域地质复杂，岛屿众多，人口密集，经济活动非常频繁，如若一处海底电缆因人为因素或经济活动发生破坏被迫中断，则整个风场将中断电力供应，尤其离岸较远的大型海上风电场，不适宜采用串联拓扑汇聚电能；

本发明的一种风电场全直流电能汇聚系统，采用不同支路相邻间不同SRG系统及其DC变换电路通过电力电子开关互联的直流混联矩阵结构，由于SRG直接发出直流电，省去了整流环节，简化了结构降低了成本提高了可靠性，也因此，基于SRG的直流输电风力发电场才是真正意义上的全直流发输电；而直流输电的优势不言而喻，尤其是损耗小的优点，海上风场环境下的话采用的直流电缆铺设于海底造成的污染也小；

由于本发明的多套SRG系统及其DC变换电路串联及其中的DC变换电路一定的升压作用，每条支路电压即母线电压可获得高压并可直接用于电力输送到变电站再与电网连接，如果是海上风电场的话，则对海上变电站更无需求，也无需升压变压器，节省大量投资；

目前在风电场直流电能汇聚及传输领域，由于几乎全部是交流发电机，每台发电机的输出端往往是采用先整流，然后逆变并采用高频变压器升压后再整流为直流；或者发电机发出交流电后先升压变压器升压，然后再整流等模式，前者电能变换繁复，结构复杂，而后者由于低频变压器的存在体积巨大；而本发明提出的DC变换电路，结构简单，体积小巧，成本低，安装简便，考虑到SRG本身独特的灵活的可控性和DC变换电路本身对电压的调节能力，以及故障时电力电子开关VT2的保护作用，所以可不考虑隔离环节；

另外，考虑到大功率SRG，尤其是海上风场更大功率的SRG，一定的谐波造成的发电机转矩波动问题，由于功率等级的增大，发电机体积重量即惯性的增加，本身对转矩波动具备一定的平滑抵抗能力而不至于对叶片及机械传动装置造成损坏；

本发明的直流混联矩阵结构下，面对故障或其他因素停机时的承载方式，能有效降低最高电压，不浪费所需绝缘栅双极晶体管(简称：IGBT)等电气元件的定额电压，提高发输电效益；根据风电场实际情况，在确定允许的最大停机数量或比例后，即可在风场运行中进行相应的承载控制，保证全部完好机组在可发电风速范围内的正常运行发输电。

附图说明

图1所示为本发明的SRG系统及其DC变换电路图。

图2所示为本发明的风电场结构图。

图3所示为直流串并联结构一机组停机旁路图。

图4所示为直流串并联结构二机组停机旁路图。

图5所示为直流串并联结构三机组停机旁路图。

图6所示为直流混联矩阵结构三机组停机互联一支路承载情况图。

图7所示为直流混联矩阵结构三机组停机互联二支路承载情况图。

图8所示为直流混联矩阵结构三机组停机互联三支路承载情况图。

图9所示为直流串并联结构机组停机旁路后最大电压动态仿真结果。

图10所示为直流混联矩阵结构三机组停机互联后最大电压仿真结果。

图11所示为直流混联矩阵结构三机组停机互联后最大电流仿真结果。

图中：111、SRG系统，112、DC变换电路，11…mn、各SRG系统及其DC变换电路。

具体实施方式

如图1所示为本发明的SRG系统及其DC变换电路图，由SRG系统(111)和DC变换电路(112)组成，直流混联矩阵风电场结构如图2所示，当中的11、…、mn为m×n个相同的SRG系统及其DC变换电路，K11、…、K(m-1)(n-1)为(m-1)×(n-1)个相同的电力电子开关(K11、…、K(m-1)(n-1))。

如图1所示，SRG系统(111)输出直流电后进入DC变换电路(112)，电容C1和电容C2具有电压支撑、滤波、储能作用，而电阻R1和电阻R2则起到平衡电容C1和电容C2的电压和保护作用，以及为电容C1和电容C2提供泄放回路，电阻R1和电阻R2一般在100MΩ级别左右，否则阻值过小的话他们将消耗较大的有功；而此处采用电容C1和电容C2两个电容器，是考虑到提高可靠性，万一一只电容损坏时，加之电阻R1或电阻R2的保护，提高容错能力，电路在一定时间范围内仍能工作。

DC变换电路(112)中，正常工作运行时电力电子开关VT2是闭合状态，当电力电子开关VT1闭合时，SRG系统(111)发出的直流电向电抗器L充电，同时电容C3两端的电压支撑向外供电；当电力电子开关VT1断开时，SRG系统(111)输出电能和电抗器L储存的电能共同叠加向外供电并给电容C3充电；电力电子开关VT1的闭合和断开动作，根据所需输出电压值确定闭合和断开的时间和比例；由于电力电子开关VT1关断时电容C3接收来自SRG系统(111)和电抗器L储能的双重提供，保持电力电子开关VT1不变的开关频率情况以及足够大的电容C3和电抗器L前提下，DC变换电路(112)输出电压随着电力电子开关VT1相对的开通时间越短，即关断时间越长，其输出电压越大过SRG系统(111)给予的输入电压，从而达到升压变换的目的。

当如图1所示的某套机组即SRG系统及其DC变换电路故障等原因需要停止发输电时，电力电子开关VT2断开该机组并由相邻支路机组承载，此时，DC变换电路中的电力电子开关VT3同时闭合，由电阻R3消耗掉电抗器L可能的不能散发出去的能量，对电抗器L起到保护作用。

为了形象的说明本发明提出的直流混联矩阵结构的风电场承载控制方式和优势，本实施例以与直流串并联结构风场相比较的模式进行。具体如下：

以m×n＝5×4结构为例，如图3、图4、图5为直流串并联结构的风场拓扑结构图，假定所有SRG系统及其DC变换电路(11、12、…、54)均自行进行最大功率点跟踪控制，运行于额定点，各参量额定点标幺值为1pu。

图3为31号机组即31号SRG系统及其DC变换电路发生停机，直流串并联结构的在遇到这种情况时，往往采用如图3所示旁路掉该31机组的方法，此时我们看到因并联关系，该1号支路电压不变，原31机组承担的电压均分到同支路的其他四台机组上，各为1.25pu；假设各机组电压限值为1.5pu，如若此1号支路31、41号两台机组同时停机旁路，则相应的同支路其他机组电压达到1.667pu，超过了限定值，如图4所示；更严重的，该1号支路31、41、51三台机组同时停机旁路，则11、21完好机组要各承担2.5pu的更高电压，如图5所示；因此，出现两台及以上机组旁路时，只能是将本来完好的串联的机组也停机以防止烧坏相关电气元件；所以，在以上条件下，小于或等于5机组串联的串并联拓扑结构限定了每条支路上最多只能有一台机组旁路，达到或超过两台机组因故障或其他原因如风速过低或过大需停机时，只能是该支路其余机组全部退出供电，则大大降低了发电场效益。解决方案之一是提高选用的开关器件的耐压限值，但这不可避免的增加了采购成本，并且当前主流的IGBT中最高电压等级的也不超过7KV。

考虑互相串联的机组间地理位置靠近、风速接近，如若遇到超低或超高风速时，常出现串联相邻机组同时脱网的情况。所以本实施例针对直流串并联和直流混联矩阵这两种结构，具体比较其中一条支路上一到数台机组同时停机脱离供电的情况具备实际意义。

如下为本发明的直流混联矩阵针对如上机组停机情况时的最大电压电流分析。

同样考虑这三台机组同时停机情况，如图6所示31、41、51三台机组停机，开关K21闭合互联，第2支路的32、42、52机组承载了停机的三台机组；此时最大机组电压来自非互联机组，即11、12机组，为1.429pu，最大机组电流来自互联的承载机组，1.4pu，总输出电流与图5一样3.4pu，输出电压因各支路支撑不变，从而总输出功率也不变；而串并联时最高电压2.5pu。可见改用直流混联矩阵结构第2支路互联后机组最高电压降低了很多，同时降低了机组变流器内部电力电子开关及其他相关电气元件的耐压限值，降低了成本。

而如果进一步将第3、4支路先后拖入承载，如图7和图8所示，K22和K23先后闭合的话，最高电压分别下降到1.25pu和1.176pu，最大电流分别下降到1.2pu和1.133pu，但总输出功率保持不变；可见，停机机组同时互联的支路越多，最高电流电压下降幅度越大，但总的输出功率还是维持不变，所以，可采用机组停机之后将全部支路的同位置相邻机组间全部互联起来的方式，可获得最小的电压和电流限值，而输出总功率与互联前相比没有变化。

从以上的分析可见，采用直流混联矩阵及相应的控制方式后，降低了选择功率器件及其他耐压元件的最高电压等级，节省了成本；相比串并联结构的一定数量机组因故障或其他因素停机后不得不也使得同支路的完好机组停机，明显提高了发电效益。

对以上的直流串并联结构和直流混联结构下所述例子，进行了仿真。

直流串并联结构，在第1s时31机组停机旁路，第3s时加入41机组停机旁路，第5s时再加入51机组停机旁路，即如图3、图4、图5情况下，图9给出了最大电压的动态仿真情况，得到了验证。

直流混联矩阵结构，31、41、51三机组同时停机，在第1s时第2支路相邻机组承载停机机组，第3s时加入第3支路相应位置机组承载，第5s时再加入第4支路相应位置机组承载，即如图6、图7、图8所示，图10是最大电压的动态仿真情况，得到了验证，比图9的直流串并联结构最大电压小很多；另外，图11所示最大电流的动态仿真情况看，也得到了验证。

Claims (3)

1.一种风电场全直流电能汇聚系统，由SRG系统及其DC变换电路、电力电子开关、电力线组成，其特征在于，多个所述SRG系统及其DC变换电路先串联组成一个支路，多个相同数量的SRG系统及其DC变换电路串联的支路间并联，不同支路的平行相邻的SRG系统及其DC变换电路之间通过所述电力电子开关进行同极性端连接，例外的是，全直流电能汇聚系统的最上端线路和最下端线路上都没有电力电子开关；电力电子开关为常开；所有连接都使用所述的电力线；

进一步的，当风电场运行期间，发生任一SRG系统及其DC变换电路故障或检修原因需要停机脱离停止发电和供电时，通过相应电力电子开关的闭合动作，使得与该SRG系统及其DC变换电路并联的相邻支路的另外的正常运行的SRG系统及其DC变换电路与该SRG系统及其DC变换电路并联连通即承载，此时，运行时该SRG系统及其DC变换电路中的DC变换电路(112)中常闭的电力电子开关VT2断开；加入承载的SRG系统及其DC变换电路可以是一个或多个，最多为风电场的支路数减去一。

2.根据权利要求1所述的一种风电场全直流电能汇聚系统，其特征是，所述SRG系统及其DC变换电路由SRG系统(111)和DC变换电路(112)组成；所述SRG系统(111)和所述DC变换电路(112)连接。

3.根据权利要求2所述的一种风电场全直流电能汇聚系统，其特征是，所述DC变换电路(112)由电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管(VD)、电力电子开关VT1、电力电子开关VT2、电力电子开关VT3、电抗器(L)组成；所述电容C1和所述电容C2串联后上下分别接SRG系统(111)的正负极，所述电阻R1和所述电阻R2串联后上下分别接SRG系统(111)的正负极，电容C1和电容C2的中间串联点与电阻R1和电阻R2的中间串联点连接，所述电抗器(L)一端与SRG系统(111)正极连接，另一端连接所述二极管(VD)的正端和所述电力电子开关VT1的正端，所述电力电子开关VT3和所述电阻R3串联后与电抗器(L)并联，其中电力电子开关VT3负极连接SRG系统(111)正极，二极管(VD)的负端和所述电力电子开关VT2正极串联连接，电力电子开关VT2负极连接所述电容C3，电容C3的另一端连接电力电子开关VT1负端并一同连接SRG系统(111)的负极；

所述DC变换电路(112)的电力电子开关VT3为常开开关，当电力电子开关VT2断开时电力电子开关VT3闭合，为电抗器(L)提供能量泄放的回路，并由电阻R3消耗。