CN106684934A

CN106684934A - 一种交直流混合输配电系统

Info

Publication number: CN106684934A
Application number: CN201710065490.7A
Authority: CN
Inventors: 叶远茂; 章云; 陈思哲; 张桂东
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Foshan National Defense Science And Technology Industrial Technology Achievement Industrialization Application And Promotion Center
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2037-02-06
Also published as: CN106684934B

Abstract

本发明公开了一种交直流混合输配电系统，包括直流电源、交流电源以及负极零线，该系统还包括交直流混合装置、交直流分离装置、直流负载、交流负载以及交直流混合输电线。交直流混合装置通过交直流混合输电线与交直流分离装置连接；交直流混合装置用于将直流电和交流电进行混合并输出交直流混合电；交直流分离装置用于将交直流混合电进行分离得到相应的直流电和交流电。本发明实现了交直流电源并网，且能同时满足交直流负载的使用，实现了直流电与交流电同时通过一条交直流混合输电线传输，减少了输电线的数量，降低了系统的成本。

Description

一种交直流混合输配电系统

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，特别是涉及一种交直流混合输配电系统。

背景技术

传统的输配电系统采用的是交流输配电系统，由于当今大多数用电设备的电路使用的都是直流电，因此大多数用电设备都配有一个含有AC-DC(交流-直流)整流电路的开关电源，使整个系统的成本较高。近年来随着光伏发电等各种直流发电技术的发展，直流输配电系统应运而生，在直流输配电系统中的开关电源不含有AC-DC整流电路，因此降低了整个系统的成本，但是，由于单纯的直流输配电系统的电压固定，造成直流输配电系统中的断路器没有过零点使整个系统的安全性降低，并且该直流输配电系统不能直接给交流负载供电，使其具有一定的局限性。

为解决上述技术问题，近年来交直流混合输配电系统成为研究热点。请参照图1，图1为现有技术中的交直流混合输配电系统的结构示意图。现有技术中的交直流混合输配电系统可以同时满足交直流电源并网和交直流负载的使用，但是，由于现有技术中所提供的交直流混合输配电系统在交流电和直流电传输的过程中是分开传输的，如图1所示，该交直流混合输配电系统中的直流电源V_dc、交流电源V_ac、直流负载以及交流负载共用一条负极零线c，直流电源V_dc所输出的直流电和交流电源V_ac所输出的交流电在传输的过程中分别通过输电线a和输电线b传输，即除了负极零线之外现有技术中的交直流混合输配电系统在传输直流电和交流电的过程中还需要两条输电线，使该交直流混合输配电系统在电传输的过程中采用的输电线数量较多，增加了系统的成本。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的交直流混合输配电系统成为本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种交直流混合输配电系统，实现了直流电与交流电同时通过一条输电线传输，减少了输电线的数量，降低了系统的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种交直流混合输配电系统，包括直流电源、交流电源以及负极零线，所述系统还包括交直流混合装置、交直流分离装置、直流负载、交流负载以及交直流混合输电线，其中：

所述直流电源的正极与所述交直流混合装置的第一输入端连接，所述交流电源的第一端与所述交直流混合装置的第二输入端连接，所述交直流混合装置的输出端通过所述交直流混合输电线与所述交直流分离装置的输入端连接，所述交直流分离装置的第一输出端与所述直流负载的第一端连接，所述交直流分离装置的第二输出端与所述交流负载的第一端连接；所述直流电源的负极、所述交流电源的第二端、所述交直流混合装置的第四端、所述交直流分离装置的第四端、所述直流负载的第二端以及所述交流负载的第二端均接所述负极零线；

所述交直流混合装置用于将直流电和交流电进行混合并输出交直流混合电；所述交直流分离装置用于将所述交直流混合电进行分离得到相应的直流电和交流电。

可选的，所述交直流混合装置包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第一电容以及第二电容，其中：

所述第一可控开关的第一端作为所述交直流混合装置的第一输入端，所述第一可控开关的第二端均与所述第一电容的第一端和所述第四可控开关的第一端连接；所述第三可控开关的第一端作为所述交直流混合装置的第二输入端，所述第三可控开关的第二端均与所述第一电容的第二端和所述第二可控开关的第一端连接；所述第四可控开关的第二端与所述第二电容的第一端连接，其公共端作为所述交直流混合装置的输出端，所述第四可控开关的第二端和所述第二可控开关的第二端均作为所述交直流混合装置的第四端；所述第一可控开关的控制端、所述第二可控开关的控制端，所述第三可控开关的控制端以及所述第四可控开关的控制端均由分别与其一一对应的控制信号进行控制；所述第一可控开关和所述第二可控开关同步动作、所述第三可控开关和所述第四可控开关同步动作，所述第一可控开关和所述第三可控开关互补导通；所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关以及所述第四可控开关的导通频率均不小于所述交流电源的电压频率的2倍。

可选的，所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述第四可控开关均为双向可控开关。

可选的，所述交直流分离装置包括第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关、第八可控开关、第三电容、蓄能单元以及第四电容，其中：

所述第五可控开关的第一端作为所述交直流分离装置的第一输入端，所述第五可控开关的第二端均与所述第三电容的第一端和所述第八可控开关的第一端连接，所述第三电容的第二端均与所述第六可控开关的第一端和所述第七可控开关的第一端连接，所述第六可控开关的第二端与所述蓄能单元的第一端连接，其公共端作为所述交直流分离装置的第一输出端；所述第八可控开关的第二端与所述第四电容的第一端连接，其公共端作为所述交直流分离装置的第二输出端；所述第七可控开关的第二端、所述蓄能单元的第二端以及所述第四电容的第二端均作为所述交直流分离装置的第四端；所述第五可控开关的控制端、所述第六可控开关的控制端、所述第七可控开关的控制端和所述第八可控开关的控制端均由分别与其一一对应的控制信号进行控制；所述第五可控开关和所述第六可控开关同步动作，所述第七可控开关和所述第八可控开关同步动作，所述第五可控开关和所述第七可控开关互补导通；所述第五可控开关、所述第六可控开关、所述第七可控开关以及所述第八可控开关的导通频率均不小于所述交流电源的电压频率的2倍。

可选的，所述第五可控开关、所述第六可控开关、第七可控开关和所述第八可控开关均为双向可控开关。

可选的，所述蓄能单元包括充电电池，所述充电电池的正极作为所述蓄能单元的第一端，所述充电电池的负极作为所述蓄能单元的第二端。

可选的，所述蓄能单元包括超级电容，所述超级电容的第一端作为所述蓄能单元的第一端，所述超级电容的第二端作为所述蓄能单元的第二端。

可选的，如上述所述的交直流混合输配电系统，所述系统还包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输入端与所述直流电源的正极连接，其输出端与所述交直流混合装置的第一输入端连接。

可选的，如上述所述的交直流混合输配电系统，所述系统还包括AC/AC变换器，所述AC/AC变换器的输入端与所述交流电源的第一端连接，其输出端与所述交直流混合装置的第二输入端连接。

可选的，如上述所述的交直流混合输配电系统，所述系统还包括双向AC/DC变换器，所述双向AC/DC变换器的第一端与所述直流电源的正极连接，所述双向AC/DC变换器的第二端与所述交流电源的第一端连接。

本发明提供了一种交直流混合输配电系统，包括直流电源、交流电源以及负极零线，系统包括交直流混合装置、交直流分离装置、直流负载、交流负载以及交直流混合输电线，其中：直流电源的正极与交直流混合装置的第一输入端连接，交流电源的第一端与交直流混合装置的第二输入端连接，交直流混合装置的输出端通过交直流混合输电线与交直流分离装置的输入端连接，交直流分离装置的第一输出端与直流负载的第一端连接，交直流分离装置的第二输出端与交流负载的第一端连接；直流电源的负极、交流电源的第二端、交直流混合装置的第四端、交直流分离装置的第四端、直流负载的第二端以及交流负载的第二端均接负极零线；交直流混合装置用于将直流电和交流电进行混合并输出交直流混合电；交直流分离装置用于将交直流混合电进行分离得到相应的直流电和交流电。

本发明通过交直流混合装置将直流电与交流电进行混合，输出交直流混合电，并将该交直流混合电通过一条交直流混合输电线传输至交直流分离装置，交直流分离装置将交直流混合电进行分离以便得到相应的直流电和交流电，并将得到的直流电和交流电传输至相应的直流负载和交流负载，分别为相应的直流负载和交流负载供电。本发明实现了交直流电源并网，且能同时满足交直流负载的使用，实现了直流电与交流电同时通过一条交直流混合输电线进行传输，即在直流电与交流电传输的过程中除了负极零线之外只需要一条交直流混合输电线即可，减少了输电线的数量，降低了系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有现有技术中所提供的交直流混合输配电系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种交直流混合输配电系统的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种交直流混合输配电系统的结构示意图；

图4为图3中的交直流混合装置的控制信号示意图；

图5为图3中的交直流分离装置的控制信号示意图；

图6为图3中的另一种交直流混合输配电系统的仿真测试电路图；

图7为图6中的仿真电路的仿真结果波形图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种交直流混合输配电系统，实现了直流电与交流电同时通过一条输电线传输，减少了输电线的数量，降低了系统的成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明提供的一种交直流混合输配电系统的结构示意图。该系统包括直流电源1、交流电源2、交直流混合装置3、交直流分离装置4、直流负载5、交流负载6、负极零线7以及交直流混合输电线8，其中：

直流电源1的正极与交直流混合装置3的第一输入端连接，交流电源2的第一端与交直流混合装置3的第二输入端连接，交直流混合装置3的输出端通过交直流混合输电线8与交直流分离装置4的输入端连接，交直流分离装置4的第一输出端与直流负载5的第一端连接，交直流分离装置4的第二输出端与交流负载6的第一端连接；直流电源1的负极、交流电源2的第二端、交直流混合装置3的第四端、交直流分离装置4的第四端、直流负载5的第二端以及交流负载6的第二端均接负极零线7；

交直流混合装置3用于将直流电和交流电进行混合并输出交直流混合电；交直流分离装置4用于将交直流混合电进行分离得到相应的直流电和交流电。

具体的，直流电源1将直流电传输至交直流混合装置3，其中直流电源1可以为光伏发电的蓄能设备，该直流电源1可以通过直流正极线与交直流混合装置3连接；交流电源2将交流信号传输至交直流混合装置3，交流电源2可以为风力发电的蓄能设备，该交流电压可以通过交流火线与交直流混合装置3连接。交直流混合装置3将接收到的直流电和交流电进行处理使该交直流混合装置3输出的电为交直流混合电，即实现了交流电与直流电合并，再通过一条交直流混合输电线8将该交直流混合电传输至交直流分离系统，交直流分离系统将接收到的交直流混合电进行处理后得到相应的直流电与相应的交流电，通过该交直流分离装置4的第一输出端输出直流电，并将该直流电传输至相应的直流负载5，为相应的直流负载5供电；通过交直流分离装置4的第二输出端输出交流电，并将该交流电传输至相应的交流负载6，为相应的交流负载6供电。

需要说明的是，交直流分离装置4可以通过直流正极线向直流负载5传输直流电，通过交流火线向交流负载6传输交流电。本发明对直流负载5和交流负载6的具体类型不做限定。

可见，该交直流混合输配电系统即适用于输电又适用于配电，并且无论是应用于输电还是应用与配电，均可降低输电线的成本以进一步降低整个系统的成本。

本发明提供了一种交直流混合输配电系统，包括直流电源、交流电源、负极零线、交直流混合装置、交直流分离装置、直流负载、交流负载以及交直流混合输电线。交直流混合装置通过交直流混合输电线与交直流分离装置连接；交直流混合装置用于将直流电和交流电进行混合并输出交直流混合电；交直流分离装置用于将交直流混合电进行分离得到相应的直流电和交流电。

本发明通过交直流混合装置将直流电与交流电进行混合，输出交直流混合电，并将该交直流混合电通过一条交直流混合输电线传输至交直流分离装置，交直流分离装置将交直流混合电进行分离以便得到相应的直流电和交流电，并将得到的直流电和交流电传输至相应的直流负载和交流负载，分别为相应的直流负载和交流负载供电。本发明实现了交直流电源并网，且能同时满足交直流负载的使用，实现了的直流电与交流电同时通过一条交直流混合输电线进行传输，即在直流电与交流电传输的过程中除了负极零线之外只需要一条交直流混合输电线即可，减少了输电线的数量，降低了系统的成本。

请参照图3，图3为本发明所提供的另一种交直流混合输配电系统的结构示意图。在上述实施例的基础上：

可选的，交直流混合装置3包括第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33、第四可控开关34、第一电容35以及第二电容36，其中：

第一可控开关31的第一端作为交直流混合装置3的第一输入端，第一可控开关31的第二端均与第一电容35的第一端和第四可控开关34的第一端连接；第三可控开关33的第一端作为交直流混合装置3的第二输入端，第三可控开关33的第二端均与第一电容35的第二端和第二可控开关32的第一端连接；第四可控开关34的第二端与第二电容36的第一端连接，其公共端作为交直流混合装置3的输出端，第四可控开关34的第二端和第二可控开关32的第二端均作为交直流混合装置3的第四端；

第一可控开关31的控制端和第二可控开关32的控制端均接第一控制信号，第三可控开关33的控制端和第四可控开关34的控制端均接第二控制信号；第一控制信号控制第一可控开关31和第二可控开关32同时导通或同时关断，第二控制信号控制第三可控开关33和第四可控开关34同时导通或同时关断；当第一可控开关31和第二可控开关32导通时，第三可控开关33和第四可控开关34关断，当第一可控开关31和第二可控开关32关断时，第三可控开关33和第四可控开关34导通；第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率均不小于交流电源2的电压频率的2倍。

具体的，当第一可控开关31和第二可控开关32导通时，第三可控开关33和第四可控开关34关断，当第一可控开关31和第二可控开关32关断时，第三可控开关33和第四可控开关34导通，即第一可控开关31和第二可控开关32与第三可控开关33和第四可控开关34是互补导通的。第一可控开关31的控制端和第二可控开关32的控制端均由第一控制信号进行控制，第三可控开关33的控制端和第四可控开关34的控制端均由第二控制信号进行控制。

当第一控制信号控制第一可控开关31和第二可控开关32导通时，第二控制信号控制第三可控开关33和第四可控开关34关断，此时直流电源1通过第一可控开关31和第二可控开关32给第一电容35进行充电；当第一控制信号控制第一可控开关31和第二可控开关32关断时，第二控制信号控制第三可控开挂和第四可控开关34导通，此时交流电源2通过第三可控开挂和第四可控开关34与第一电容35串联，并且交流电源2与第一电容35串联后共同给第二电容36进行充电，此时第二电容36两端的电压为直流电源1的瞬时电压V_dc和交流电源2的瞬时电压V_ac的组合，即第二电容36两端的电压为V_dc+V_ac，由于第二电容36的第二端与负极零线7连接，故第二电容36的第一端电压也即交直流混合装置3输出端的电压为V_dc+V_ac，实现了直流电与交流电的组合(即混合)，并将混合后的V_dc+V_ac输出至交直流分离装置4。

需要说明的是，第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率都不小于交流电源2的电压频率的2倍，即第一可控开关31、第二可控开、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率的最小值应为交流电源2的电压频率的2倍，在实际应用中第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率也可以选择远大于交流电源2的电压频率。例如，可以选择第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率为交流电源2的电压频率的10倍、100倍或者1000倍等，例如，交流电源2的电压频率为50Hz，则选择第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率为50kHz。当然，第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34的导通频率的具体数值应根据实际情况而定，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

还需要说明的是，当第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33以及第四可控开关34为同一类型的可控开关时，如图4所示，图4为图3中的交直流混合装置3的控制信号示意图，其中，v_GS1和v_GS2均为第一控制信号，v_GS3和v_GS4均为第二控制信号。在实际应用中，可以通过第一信号发生器输出第一控制信号，并且第二控制信号可以由第一控制信号经过相应的反相器后获得，当然也可以由另一个信号发生器(第二信号发生器)输出第二控制信号，使其能满足与第一控制信号互补即可。当然，本发明中所提供的第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33以及第四可控开关34也可以为不同类型的可控开关，并且可以根据实际情况选择第一控制信号与第二控制信号，对于第一控制信号和第二控制信号具体以哪种方式获得本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

还需要说明的是，本申请中所提供的交直流混合装置3还可以为其他的具体形式，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34均为双向可控开关。

需要说明的是，第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34优选为双向可控开关，双向可控开关具体可以为由两个NMOS反相连接构成的双向可控开关，也可以为由两个PMOS反相连接构成的双向可控开关，当然，还可以为其他类型的双向可控开关，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。本发明中的可控开关优选的采用双向可控开关，扩大本发明的适用范围，例如，一方面，当负载和电源位置互换时系统仍留能够正常工作；另一方面，当系统中交流电源的电压幅值大于直流电源的电压幅值时，可控开关两端的电压可能是正，也可能是负，这时采用双向可控开关以实现电路的完全关断和导通。

当然，本发明中的第一可控开关31、第二可控开关32、第三可控开关33和第四可控开关34不限于只采用双向可控开关，也可以采用单向可控开关，例如二极管、MOS管等，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，交直流分离装置4包括第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43、第八可控开关44、第三电容45、蓄能单元46以及第四电容47，其中：

第五可控开关41的第一端作为交直流分离装置4的第一输入端，第五可控开关41的第二端均与第三电容45的第一端和第八可控开关44的第一端连接，第三电容45的第二端均与第六可控开关42的第一端和第七可控开关43的第一端连接，第六可控开关42的第二端与蓄能单元46的第一端连接，其公共端作为交直流分离装置4的第一输出端；第八可控开关44的第二端与第四电容47的第一端连接，其公共端作为交直流分离装置4的第二输出端；第七可控开关43的第二端、蓄能单元46的第二端以及第四电容47的第二端均作为交直流分离装置4的第四端；

第五可控开关41的控制端和第六可控开关42的控制端均接第三控制信号，第七可控开关43的控制端和第八可控开关44的控制端均接第四控制信号；第五可控开关41和第六可控开关42同时导通或同时关断，第七可控开关43和第八可控开关44同时导通或同时关断；当第五可控开关41和第六可控开关42导通时，第七可控开关43和第八可控开关44关断，当第五可控开关41和第六可控开关42关断时，第七可控开关43和第八可控开关44导通；第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率均不小于交流电源2的电压频率的2倍。

具体的，第五可控开关41的第一端作为交直流分离装置4的第一输入端接收由交直流混合装置3通过交直流混合输电线8传输的交直流混合电(即V_dc+V_ac)。当第五可控开关41和第六可控开关42导通时，第七可控开关43和第八可控开关44关断，当第五可控开关41和第六可控开关42关断时，第七可控开关43和第八可控开关44导通，即第五可控开关41和第六可控开关42与第七可控开关43和第八可控开关44是互补导通的。第五可控开关41的控制端和第六可控开关42的控制端均有第三控制信号进行控制，第七可控开关43的控制端和第八可控开关44的控制端均有第四控制信号进行控制。

当第三控制信号控制第五可控开关41和第六可控开关42导通时，第七可控开关43和第八可控开关44关断，此时，交直流混合电V_dc+V_ac通过第五可控开关41和第六可控开关42同时给第三电容45和蓄能单元46充电，当蓄能单元46两端的电压较为稳定，且其电压等于直流电源1的电压时，第三电容45两端的电压将等于交流电源2的电压，由于蓄能单元46的第二端与负极零线7连接，故当蓄能单元46的电压等于直流电源1的电压时，蓄能单元46第一端的电压即为直流电源1的电压V_dc，所以交直流分离装置4的第一输出端的电压即为直流电源1的电压V_dc，并将该电压输出至相应的直流负载5，为相应的直流负载5供电；当第三控制信号控制第五可控开关41和第六可控开关42关断时，第七可控开关43和第八可控开关44导通，此时，第三电容45通过第七可控开关43和第八可控开关44给第四电容47充电，使第四电容47两端的电压等于第三电容45两端的电压，即第四电容47两端的电压为交流电源2的电压V_ac，由于第四电容47的第二端与负极零线7连接，故第四电容47的第一端电压为交流电源2的电压V_ac，也即交直流分离装置4的第二输出端的电压为交流电源2的电压V_ac，并将该电压输出至相应的交流负载6，为相应的交流负载6供电。本发明所提供的交直流分离装置4实现了将接收的交直流混合电(V_dc+V_ac)进行分离，以便为相应的直流负载5和相应的交流负载6进行供电。

需要说明的是，第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率都不小于交流电源2的电压频率的2倍，即第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率的最小值应为交流电源2的电压频率的2倍，在实际应用中第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率也可以选择远大于交流电源2的电压频率。例如，可以选择第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率为交流电源2的电压频率的10倍、100倍或者1000倍等。例如，交流电源2的电压频率为50Hz，则选择第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率为50kHz。当然，第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44的导通频率的具体数值应根据实际情况而定，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

还需要说明的是，当第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44为同一类型的可控开关时，如图5所示，图5为图3中的交直流分离装置4的控制信号示意图，其中，v_GS5和v_GS6均为第三控制信号，v_GS7和v_GS8均为第四控制信号。在实际应用中，可以通过第三信号发生器输出第三控制信号，并且第四控制信号可以由第三控制信号经过相应的反相器后获得，当然也可以由第四信号发生器输出第四控制信号，使其能满足与第三控制信号互补即可。

当然，本发明中所提供的第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44也可以为不同类型的可控开关，并且可以根据实际情况选择第三控制信号与第四控制信号，对于第三控制信号和第四控制信号具体以哪种方式获得本发明对此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

还需要说明的是，本申请中所提供的交直流分离装置4还可以为其他的具体形式，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44均为双向可控开关。

需要说明的是，第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44优选为双向可控开关，双向可控开关具体可以为由两个NMOS反相连接构成的双向可控开关，也可以为由两个PMOS反相连接构成的双向可控开关，当然，还可以为其他类型的双向可控开关，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。本发明中的可控开关优选的采用双向可控开关，扩大本发明的适用范围。

当然，本发明中的第五可控开关41、第六可控开关42、第七可控开关43和第八可控开关44不限于只采用双向可控开关，也可以采用单向可控开关，例如二极管、MOS管等，本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

为了进一步说明本发明的可行性，请参照图6和图7，其中，图6为图3中的另一种交直流混合输配电系统的仿真测试电路图；图7为图6中的仿真电路的仿真结果波形图。

由图6可知，第一控制信号与第二控制信号采用同一个信号发生器，该信号发生器发射的信号为第二控制信号，并且第一控制信号由第二控制信号经反相器后获得；第三控制信号与第四控制信号采用同一个信号发生器，该信号发生器发射的信号为第三控制信号，并且第四控制信号由第三控制信号经反相器后获得。在仿真测试时，选择直流电源1的电压V₁的幅值为100V，交流电源2的电压V₂的幅值为100V，交流电源2的电压频率为50Hz；交直流混合装置3中的第一电容35和第二电容36的容值均为100μF，第一控制信号和第二控制信号均为频率为50KHz、占空比均为0.5的方波信号；交直流分离装置4中的第三电容45和第四电容47的容值均为100μF，蓄能单元46是电压为100V的充电电池461，第三控制信号和第四控制信号均为频率为100KHz，占空比为0.5的方波信号；负载侧的直流负载5为第一电阻，其阻值为12Ω，交流负载6为第二电阻，其阻值为50Ω。假设，交直流混合装置3输出的交直流混合电的电压(即交直流混合输电线8的电压)为V₃，交直流分离装置4第一输出端的直流信号的电压为V₄，交直流分离装置4第二输出端的交流信号的电压为V₅。

如图7所示，V₁和V₂分别为电源侧直流电源1和交流电源2的电压波形图，V₃为交直流混合输电线8的电压波形图，V₄和V₅分别为负载侧直流负载5和交流负载6的电压波形图。可以看出，直流电源1输出的直流电和交流电源2输出的交流电通过交直流混合装置3后可以得到两者的电压组合并通过一条交直流混合输电线8进行能量传输，组合后的交直流混合电的电压V₃的幅值为200V，即为直流电源1的电压V₁的幅值与交流电源2的电压V₂的幅值之和，然后在通过交直流分离装置4将混合电压分离为交流成分和直流成分，分离后的直流电的电压V₄的幅值为100V，即与直流电源1的电压V₁的幅值相等；分离后的交流电的电压V₅的幅值为100V，即与交流电源2的电压V₂的幅值相等。因此，本发明可以实现将直流电和交流电混合传输后再将交直流混合电进行分离，以得到相应的直流电和交流电，并且分离后的直流电与交流电具有与电源侧相同的直流供电电压和交流供电电压。

还需要说明的是，由图7可知本发明所提供的交直流混合输配电系统具有过零点，提高了系统的安全性。

可选的，蓄能单元46包括充电电池461，充电电池461的正极作为蓄能单元46的第一端，充电电池461的负极作为蓄能单元46的第二端。

可选的，蓄能单元46包括超级电容，超级电容的第一端作为蓄能单元46的第一端，超级电容的第二端作为蓄能单元46的第二端。

具体的，本申请中所提供的蓄能单元46具有稳压、滤波的作为，该蓄能单元46可以包括充电电池461，也可以包括超级电容，其具体类型本发明在此不做特殊的限定，能实现本发明的目的即可。

可选的，如上述的交直流混合输配电系统，系统还包括DC/DC变换器，DC/DC变换器的输入端与直流电源1的正极连接，其输出端与交直流混合装置3的第一输入端连接。

需要说明的是，当直流电源1输出的直流电不满足实际需要时，本发明还可以包括DC/DC变换器，即直流电源1将输出的直流电先传输至DC/DC变换器，通过DC/DC变换器对该直流电进行电压调节后再传输至交直流混合装置3，在实际应用中可以根据实际情况通过DC/DC变换器对直流电的电压进行相应的调节，以满足实际需要。

当然，本发明还可以在直流负载5侧添加DC/DC变换器，可以使交直流分离装置4的第一输出端输出的直流电先通过相应的DC/DC变换器，相应的DC/DC变换器对其接收的直流电进行电压调节，并将调节后的直流电输出至相应的直流负载5，以满足相应的直流负载5的需要。

可选的，如上述的交直流混合输配电系统，系统还包括AC/AC变换器，AC/AC变换器的输入端与交流电源2的第一端连接，其输出端与交直流混合装置3的第二输入端连接。

需要说明的是，当交流电源2输出的交流电不满足实际需要时，本发明还可以包括AC/AC变换器，即交流电源2将输出的交流电先传输至AC/AC变换器，通过AC/AC变换器对该交流电进行电压调节后再传输至交直流混合装置3，在实际应用中可以根据实际情况通过AC/AC变换器对交流电的电压进行相应的调节，以满足实际需要。

当然，本发明还可以在交流负载6侧添加AC/AC变换器，可以使交直流分离装置4的第二输出端输出的交流电先通过相应的AC/AC变换器，相应的AC/AC变换器对其接收的交流电进行电压调节，并将调节后的交流电输出至相应的交流负载6，以满足相应的交流负载6的需要。

可选的，如上述的交直流混合输配电系统，系统还包括双向AC/DC变换器，双向AC/DC变换器的第一端与直流电源1的正极连接，双向AC/DC变换器的第二端与交流电源2的第一端连接。

需要说明的是，在实际应用中可以根据实际需要在本发明所提供的交直流混合输配电系统中的电源侧增加双向AC/DC变换器，该双向AC/DC变换器可以实现直流电源1与交流电源2之间的能量交换。

当然，还可以在本发明所提供的交直流混合输配电系统中的负载侧增加另一个双向AC/DC变换器，使该双向AC/DC变换器的第一端与交直流分离装置4的第一输出端连接，该双向AC/DC变换器的第二端与交直流分离装置4的第二端连接，实现负载侧用于传输直流电的直流正极线与用于传输交流电的交流火线之间的能量交换。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种交直流混合输配电系统，包括直流电源、交流电源以及负极零线，其特征在于，所述系统还包括交直流混合装置、交直流分离装置、直流负载、交流负载以及交直流混合输电线，其中：

2.根据权利要求1所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述交直流混合装置包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第一电容以及第二电容，其中：

所述第一可控开关的第一端作为所述交直流混合装置的第一输入端，所述第一可控开关的第二端均与所述第一电容的第一端和所述第四可控开关的第一端连接；所述第三可控开关的第一端作为所述交直流混合装置的第二输入端，所述第三可控开关的第二端均与所述第一电容的第二端和所述第二可控开关的第一端连接；所述第四可控开关的第二端与所述第二电容的第一端连接，其公共端作为所述交直流混合装置的输出端，所述第四可控开关的第二端和所述第二可控开关的第二端均作为所述交直流混合装置的第四端；所述第一可控开关的控制端、所述第二可控开关的控制端、所述第三可控开关的控制端以及所述第四可控开关的控制端均由分别与其一一对应的控制信号进行控制；所述第一可控开关和所述第二可控开关同步动作，所述第三可控开关和所述第四可控开关同步动作，所述第一可控开关和所述第三可控开关互补导通；所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关以及所述第四可控开关的导通频率均不小于所述交流电源的电压频率的2倍。

3.根据权利要求2所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述第四可控开关均为双向可控开关。

4.根据权利要求2所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述交直流分离装置包括第五可控开关、第六可控开关、第七可控开关、第八可控开关、第三电容、蓄能单元以及第四电容，其中：

5.根据权利要求4所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述第五可控开关、所述第六可控开关、第七可控开关和所述第八可控开关均为双向可控开关。

6.根据权利要求4所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述蓄能单元包括充电电池，所述充电电池的正极作为所述蓄能单元的第一端，所述充电电池的负极作为所述蓄能单元的第二端。

7.根据权利要求4所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述蓄能单元包括超级电容，所述超级电容的第一端作为所述蓄能单元的第一端，所述超级电容的第二端作为所述蓄能单元的第二端。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述系统还包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输入端与所述直流电源的正极连接，其输出端与所述交直流混合装置的第一输入端连接。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述系统还包括AC/AC变换器，所述AC/AC变换器的输入端与所述交流电源的第一端连接，其输出端与所述交直流混合装置的第二输入端连接。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的交直流混合输配电系统，其特征在于，所述系统还包括双向AC/DC变换器，所述双向AC/DC变换器的第一端与所述直流电源的正极连接，所述双向AC/DC变换器的第二端与所述交流电源的第一端连接。