CN101834442A - 一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路 - Google Patents

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陆融
陆四龙
邱继东
潘华明
陈建华
张小越
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SHANGHAI ZHONGQU ELECTRIC ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Shanghai Municipal Electric Power Co
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Abstract

本发明涉及一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路，该电路包括AC/DC整流器、DC/AC逆变器、新能源接入单元，所述的AC/DC整流器、DC/AC逆变器通过DC_Bus连接，所述的新能源接入单元通过DC_Bus接入电路。与现有技术相比，本发明具有供电可靠性高、供电电能质量好、满足多用户和多需求的功能特点，并能抑制电力系统谐波污染、电力系统并联补偿设备谐振等优点。

Description

一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路
技术领域
本发明涉及新型高效“特需”供电设备，尤其涉及一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路。
背景技术
目前，由于各国(或各洲际)的电源频率和电压水平存在较大的差异，并且各个地区对供电稳定性和供电电能质量也存在着一定的差异，随着上海2010年世博会的日益临近，根据各国参展设备对供电可靠性和供电电能质量要求的差异(各种设备对供电可靠性和电能质量具有不同的耐受限度)，这使得各个国家或地区展馆的供电问题成为一个突出的问题。
与此同时，由于大量非线性负荷和冲击性负荷的投入使用(如变频调速设备和电弧炉等)，交流输入电源电流存在大量的谐波和无功功率需求，这将严重危害低压配电系统的安全运行和经济运行，增加配电系统的线路损耗，这将影响到我低压配电网络“节能降耗”指标的实现。
此外，大量的关键负荷中心(例如银行、医院等)由于采用大量非线性负荷(电脑、调光灯等)，使得配电线路电能质量严重下降，与此同时这些负荷的部分主要用电设备(数据中心、测量设备)对电能质量的要求极为苛刻，应此在考虑如何避免谐波电流对电网造成影响的同时，亦要考虑如何电网电能质量问题对精密设备运行的影响。
另外，部分用户自行采用了新型能源发电设备(太阳能和风能等)，为了充分利用新能源，设计需求在充分满足用户负荷需求后，部分电能应反馈给供电网络，因此采用哪一种拓扑结构的新型“特殊”供电设备能够同时满足新能源接入网和用户供电需求，成为一个重要研究内容。
上述众多实际工况说明了，关于提高供电可靠性和供电电能质量、有效降低配电线路功率损耗、新能源和储能装置接入网和“特殊需求”供电服务等技术是一个重要的综合研究内容。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单的用于低压配电系统的新型高效特需供电电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路，其特征在于，该电路包括AC/DC整流器、DC/AC逆变器、新能源接入单元，所述的AC/DC整流器、DC/AC逆变器通过DC_Bus连接，所述的新能源接入单元通过DC_Bus接入电路。
所述的新能源接入单元与太阳能、风能或储电站连接。
所述的AC/DC整流器与电网连接。
所述的DC/AC逆变器与用户连接。
与现有技术相比，本发明具有供电可靠性高、供电电能质量好、满足多用户和多需求的功能特点，并能抑制电力系统谐波污染、电力系统并联补偿设备谐振等优点。
附图说明
图1是本发明一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路的示意图，分为四部分：PWM整流部分(AC/DC)、PWM逆变部分(DC/AC)、直流储能部分和新能源和储能设备接入部分，即AC/DC整流器、DC/AC逆变器、新能源接入单元，所述的AC/DC整流器、DC/AC逆变器通过DC_Bus连接，所述的新能源接入单元接入DC_Bus。
(一)PWM整流部分(AC/DC)
PWM整流部分承担全部逆变功率(即装置的额定功率)。该PWM整流部分具有对电网无冲击、无谐波污染、功率因数为大于0.9、电网反馈电能等功能特点。
该部分通过识别主功率逆变部分整流电流的谐波含量和无功功率损耗，利用高频PWM调制功率开关元件动态调节PWM整流部分输入电流的波形，使其波形接近与电压同相位的正弦波形，最终使得新型高效“特需”供电设备的PWM整流侧的功率因数为1和整流侧输出电流的谐波含量THD(I)＜5％，从而避免对电源系统造成谐波污染，有效抑制了逆变器对电源系统电能质量的不利影响，从真正意义上实现“绿色”功率整流的概念。
另外，该部分通过调整其输出电压功角，实现对供电网络反馈电能的目的(或称之为发电机功能)。
PWM整流部分采用高频绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为换流元件，拓扑结构采用全可控三相整流全桥结构。
(二)PWM逆变部分(DC/AC)
PWM逆变部分承担新型高效“特需”供电设备的全部功率(即装置的额定功率)。该部分具有对用户提供“特需”供电(不同需求的供电方案)、高电能质量、能量可反馈等功能特点。
PWM逆变部分采用高频空间矢量控制策略，有效降低该部分逆变输出电压的畸变率，同时通过引入输出侧滤波器的方式进一步降低该逆变部分的输出电压畸变率，并最终使得输出电压畸变率THD(U)＜5％，真正实现高供电可靠性和高电能质量的目的。
此外，若负荷中有提升机类的负荷(上升阶段需要电能，下降阶段反馈电能)，本逆变部分将通过PWM整流模式实现反馈能量的吸收功能，并通过PWM整流部分向电网馈送电能。
PWM逆变部分采用高频绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为换流元件，拓扑结构采用全可控三相逆变全桥结构。
(三)直流储能部分
直流储能部分主要起到直流侧电压支撑作用和部分反馈电能存储功能。
(四)新能源和储能设备接入部分(方案)
设计标准的直流母线(DC_Bus)接口，为其它新能源(风能、太阳能、机械能等)和储能站(钠硫电池、超级电容等)接入公共电网或给用户供电提供一个适当的途径。
该部分一方面可以通过PWM整流部分对供电系统馈送能量；另一方面可以通过直流接口对储能站进行快速充电。
同样，该部分采用高频绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为换流元件，拓扑结构采用Buck-Boost结构电路。

Claims (4)

1.一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路，其特征在于，该电路包括AC/DC整流器、DC/AC逆变器、新能源接入单元，所述的AC/DC整流器、DC/AC逆变器通过DC_Bus连接，所述的新能源接入单元通过DC_Bus接入电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路，其特征在于，所述的新能源接入单元与太阳能、风能或储电站连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路，其特征在于，所述的AC/DC整流器与电网连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于低压配电系统的新型高效特需供电电路，其特征在于，所述的DC/AC逆变器与用户连接。
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