CN106981866A - 一种分布式直流供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式直流供电系统，属于电网供电技术领域；系统包括：供电单元连接至一一级直流母线，并分别接入外部的供电源；配电单元连接至一级直流母线，并分别连接至一二级直流母线；每个供电单元中分别设置一第一监控模块，第一监控模块连接至一监控总线；每个配电单元中分别设置一第二监控模块，第二监控模块连接至监控总线。上述技术方案的有益效果是：解决当前用电终端交流供电的电能转换环节过多、损耗大和开关电源的效率与功率因数偏低等问题，以及充分发挥分布式电源的效能，减少能源损耗，达到高效、稳定及节能环保的效果。

Description

一种分布式直流供电系统
技术领域
本发明涉及电网供电技术领域，尤其涉及一种分布式直流供电系统。
背景技术
现有的交流供配电网，其终端的电能转换环节较多、线路损耗较大，并且供配电网的控制逻辑比较复杂，控制环节也很复杂，谐波干扰较大，以及存在无功功率补偿、频率稳定、容性电流电抗补偿以及交流电流趋肤效应等问题，使得供电系统运行不稳定。
并且，现有的供配电网中，额外的分布式电源必须通过工频逆变才能接入供电终端或者用电设备中，因此会因逆变产生能源损耗，并且逆变成50Hz的工频交流电的转换效率普遍偏低。
在现有的供配电网中，开关电源的使用非常普及，但是开关电源在使用中普遍存在功率因数偏低的缺陷，由于国家标准对小功率开关电源的功率因数要求不高，然而大量使用这样的开关电源容易造成电网配电资源的浪费以及配电容量与用电量的不平衡、相间不平衡、配电损耗大、电压偏差大以及干扰大等问题。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种分布式直流供电系统的技术方案，旨在解决当前用电终端交流供电的电能转换环节过多、损耗大和开关电源的效率与功率因数偏低等问题，以及充分发挥分布式电源的效能，减少能源损耗，达到高效、稳定及节能环保的效果。
上述技术方案具体包括：
一种分布式直流供电系统，其中，包括：
至少一个供电单元，分别连接至一一级直流母线，每个所述供电单元分别接入外部的供电源，并将所述供电源的电能源输送至所述一级直流母线中；
至少一个配电单元，分别连接至所述一级直流母线，并分别连接至一二级直流母线，用于将所述一级直流母线中获取的电能源通过所述二级直流母线传输至连接所述二级直流母线的至少一个用电设备，以支持所述用电设备正常工作；
每个所述供电单元中分别设置一第一监控模块，所述第一监控模块连接至一监控总线，所述第一监控模块监控得到对应的所述供电单元的供电状态信息，并将所述供电状态信息通过所述监控总线发送至一控制处理单元中；
每个所述配电单元中分别设置一第二监控模块，所述第二监控模块连接至所述监控总线，所述第二监控模块监控得到对应的所述配电单元的配电状态信息，并将所述配电状态信息通过所述监控总线发送至所述控制处理单元中；
所述控制处理单元用于监控所述供电状态信息和/或所述配电状态信息；
所述控制处理单元还用于通过所述第一监控模块向对应的所述供电单元反馈用于控制所述供电单元工作的第一控制信号，以及用于通过所述第二监控模块向对应的所述配电单元反馈用于控制所述配电单元工作的第二控制信号。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，每个所述供电单元中分别包括：
整流模块，用于将所述供电源的电能源进行整流处理；
并联模块，连接所述整流模块，所述整流模块通过所述并联模块连接将经过整流的电能源传输至所述一级直流母线中；
预留输入端口，连接所述并联模块，用于提供给外部的补充供电源接入所述供电单元，并通过所述并联模块将电能源传输至所述一级直流母线中；
所述整流模块和所述预留输入端口相互并联。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，接入所述整流模块的所述供电源包括市电直流电输入源；和/或
接入所述预留输入端口的所述补充供电源包括光伏输入电源和/或风电输入电源和/或热电输入电源。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，所述整流模块进一步包括：
整流滤波部件，用于对电能源进行整流和滤波处理；
功率因数校正电路，连接所述整流滤波部件，用于对经过整流和滤波处理的电能源进行功率因数校正，并将经过功率因数校正的电能源输送至所述一级直流母线中。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，所述整流滤波部件中包括：
电磁干扰滤波电路，用于过滤电能源中的杂波、谐波以及干扰波；
和/或
整流滤波电路，用于对电能源进行整流和滤波处理。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，所述整流滤波部件的输入端为所述电磁干扰滤波电路的输入端或者所述整流滤波电路的输入端；
所述整流滤波部件的输出端为所述电磁干扰滤波电路的输出端或者所述整流滤波电路的输出端；
所述整流滤波部件的所述输出端连接至所述功率因数校正电路的输入端。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，每个所述供电单元中的所述第一监控模块分别连接对应的所述供电单元中的所述预留输入端口、所述功率因数校正电路以及所述并联模块；
则所述供电状态信息中包括：
所述供电单元中各部分的电压数据；和/或
所述供电单元中各部分的电能源数据；和/或
所述供电单元中各部分的温度数据；和/或
所述供电单元中的开关频率数据。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，每个所述配电单元中分别包括：
接口模块，用于从所述一级直流母线中获取电能源并提供给分别连接所述接口模块的多个功率转换模块；
每个所述功率转换模块分别用于将获取的所述电能源的电压和功率转换成所述二级直流母线所需的电压和功率；
均流并联模块，分别并联连接每个所述功率转换模块，并连接所述二级直流母线，用于平衡多个所述功率转换模块之间电能源的电流输出。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，每个所述配电单元中的所述第二监控模块分别连接对应的所述配电单元中的所述接口模块、所述功率转换模块以及所述均流并联模块；
则所述配电状态信息中包括：
所述配电单元中各部分的电压数据；和/或
所述配电单元中各部分的电能源数据；和/或
所述配电单元中各部分的温度数据；和/或
所述配电单元中的开关频率数据。
优选的，该分布式直流供电系统，其中，还包括：
远程监控单元，通过一远程通讯单元连接至所述控制处理单元；
所述远程监控单元用于对所述供电状态信息和/或所述配电状态信息进行远程监控，并通过所述远程通讯单元和所述控制处理单元发送所述第一控制信号和所述第二控制信号。
上述技术方案的有益效果是：提供一种分布式直流供电系统，能够解决当前用电终端交流供电的电能转换环节过多、损耗大和开关电源的效率与功率因数偏低等问题，以及充分发挥分布式电源的效能，减少能源损耗，达到高效、稳定及节能环保的效果。
附图说明
图1是本发明的较佳的实施例中，一种分布式直流供电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种分布式直流供电系统，该系统具体如图1所示，包括：
至少一个供电单元A，分别连接至一一级直流母线B，每个供电单元A分别接入外部的供电源，并将供电源的电能源输送至一级直流母线B中；
至少一个配电单元C，分别连接至一级直流母线B，并分别连接至一二级直流母线D，用于将一级直流母线B中获取的电能源通过二级直流母线D传输至连接二级直流母线D的至少一个用电设备E，以支持用电设备E正常工作；
每个供电单元A中分别设置一第一监控模块A1，第一监控模块A1连接至一监控总线F，第一监控模块A1监控得到对应的供电单元A的供电状态信息，并将供电状态信息通过监控总线F发送至一控制处理单元G中；
每个配电单元C中分别设置一第二监控模块C1，第二监控模块C1连接至监控总线F，第二监控模块C1监控得到对应的配电单元C的配电状态信息，并将配电状态信息通过监控总线F发送至控制处理单元G中。
上述控制处理单元G的作用主要在于：
1)监控供电状态信息和/或配电状态信息；
2)通过第一监控模块A1向对应的供电单元A反馈用于控制供电单元A工作的第一控制信号；
3)用于通过第二监控模块向对应的配电单元反馈用于控制配电单元工作的第二控制信号。
上述图1中仅示出其中一个供电单元中的具体结构以及其中一个配电单元中的具体结构，其他供电单元/配电单元的结构均相同，不再在图1中示出。
上述图1中，虚线均为通信总线或者监控总线，以与电路连接线(以实线表示)进行区分。
具体地，本实施例中，上述一级直流母线B可以是一条，也可以是多条。同样地，上述二级直流母线D也可以是一条或者多条。
本发明的较佳的实施例中，仍然如图1所示，每个供电单元A中还分别包括：
整流模块A2，用于将供电源的电能源进行整流处理；
并联模块A3，连接整流模块A2，上述整流模块A2通过并联模块A3连接将经过整流的电能源传输至一级直流母线B中；
预留输入端口A4，连接并联模块A3，用于提供给外部的补充供电源接入供电单元，并通过并联模块A3将电能源传输至一级直流母线B中；
上述整流模块A2和预留输入端口A4相互并联。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述整流模块A2中包括：
整流滤波部件，用于对电能源进行整流和滤波处理；
功率因数校正电路A21，连接整流滤波部件，用于对经过整流和滤波处理的电能源进行功率因数校正，并将经过功率因数校正的电能源输送至一级直流母线B中。
具体地，上述整流滤波部件中包括：
电磁干扰滤波电路A22，用于过滤电能源中的杂波、谐波以及干扰波；
和/或
整流滤波电路A23，用于对电能源进行整流和滤波处理。
整流滤波部件的输入端可以为电磁干扰滤波电路A22的输入端或者整流滤波电路A23的输入端；
整流滤波部件的输出端可以为电磁干扰滤波电路A22的输出端或者整流滤波电路A23的输出端；
整流滤波部件的输出端连接至功率因数校正电路A21的输入端。
具体地，本发明的一个较佳的实施例中，上述整流滤波部件中可以仅包括电磁干扰滤波电路A22，即只提供电能源过滤功能。此时整流滤波部件的输入端为电磁干扰滤波电路A22的输入端，整流滤波部件的输出端同样为电磁干扰滤波电路A22的输出端。
本发明的另一个较佳的实施例中，上述整流滤波部件中可以仅包括整流滤波电路A23，即只提供整流滤波功能。此时整流滤波部件的输入端为整流滤波电路A23的输入端，整流滤波部件的输出端同样为整流滤波电路A23的输出端。
本发明的另一个较佳的实施例中，上述整流滤波部件中可以同时包括整电磁干扰滤波电路A22和整流滤波电路A23，即此时整流滤波部件中同时提供电能源过滤功能和整流滤波功能。此时：
1)电磁干扰滤波电路A22的输出端连接整流滤波电路A23的输入端；整个整流滤波部件的输入端为电磁干扰滤波电路A22的输入端，以及整个整流滤波部件的输出端为整流滤波电路A23的输出端，并且整流滤波部件的输出端连接至功率因数校正电路A21的输入端。图1中即示出了本实施例中的具体结构。
2)电磁干扰滤波电路A22的输入端链接整流滤波电路A23的输出端；整个整流滤波部件的输入端为整流滤波电路A23的输入端，以及整个整流滤波部件的输出端为电磁干扰电路A22的输出端，并且整流滤波部件的输出端连接至功率因数校正电路A21的输入端。
本发明的较佳的实施例中，接入整流模块A2的供电源包括市电直流电输入源；和/或
接入预留输入端口的补充供电源包括光伏输入电源和/或风电输入电源和/或热电输入电源。
本发明的较佳的实施例中，仍然如图1所示，每个供电单元A中的第一监控模块A1分别连接对应的供电单元A中的预留输入端口A4、功率因数校正电路A21以及并联模块A3；
则上述第一监控模块A1监控得到并向控制处理单元G发送的供电状态信息中至少包括下文中所述的一种：
供电单元中各部分的电压数据；
供电单元中各部分的电能源数据；
供电单元中各部分的温度数据；以及
供电单元中的开关频率数据。
本发明的较佳的实施例中，仍然如图1所示，每个配电单元C中还分别包括：
接口模块C2，用于从一级直流母线B中获取电能源并提供给分别连接接口模块C2的多个功率转换模块C3；
每个功率转换模块C3分别用于将获取的电能源的电压和功率转换成二级直流母线D所需的电压和功率(图1中仅示出3个功率转换模块C3)；
均流并联模块C4，分别并联连接每个功率转换模块C3，并连接二级直流母线D，用于平衡多个功率转换模块C3之间电能源的电流输出。
则基于上文中的设置，上述由第二监控模块C1采集并上传到控制处理单元G的配电状态信息中至少包括下文中所述的一种：
配电单元中各部分的电压数据；
配电单元中各部分的电能源数据；
配电单元中各部分的温度数据；以及
配电单元中的开关频率数据。
本发明的较佳的实施例中，仍然如图1所示，上述分布式直流供电系统中还包括：
远程监控单元H，通过一远程通讯单元I连接至控制处理单元；
远程监控单元H用于对供电状态信息和/或配电状态信息进行远程监控，并通过远程通讯单元I和控制处理单元G发送第一控制信号和第二控制信号。
具体地，本实施例中，上述远程监控单元H主要提供给使用者在远程的终端(可以为移动终端)上实现实时监控供电系统使用。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分布式直流供电系统，其特征在于，包括：
至少一个供电单元，分别连接至一一级直流母线，每个所述供电单元分别接入外部的供电源，并将所述供电源的电能源输送至所述一级直流母线中；
至少一个配电单元，分别连接至所述一级直流母线，并分别连接至一二级直流母线，用于将所述一级直流母线中获取的电能源通过所述二级直流母线传输至连接所述二级直流母线的至少一个用电设备，以支持所述用电设备正常工作；
每个所述供电单元中分别设置一第一监控模块，所述第一监控模块连接至一监控总线，所述第一监控模块监控得到对应的所述供电单元的供电状态信息，并将所述供电状态信息通过所述监控总线发送至一控制处理单元中；
每个所述配电单元中分别设置一第二监控模块，所述第二监控模块连接至所述监控总线，所述第二监控模块监控得到对应的所述配电单元的配电状态信息，并将所述配电状态信息通过所述监控总线发送至所述控制处理单元中；
所述控制处理单元用于监控所述供电状态信息和/或所述配电状态信息；
所述控制处理单元还用于通过所述第一监控模块向对应的所述供电单元反馈用于控制所述供电单元工作的第一控制信号，以及用于通过所述第二监控模块向对应的所述配电单元反馈用于控制所述配电单元工作的第二控制信号。
2.如权利要求1所述的分布式直流供电系统，其特征在于，每个所述供电单元中分别包括：
整流模块，用于将所述供电源的电能源进行整流处理；
并联模块，连接所述整流模块，所述整流模块通过所述并联模块连接将经过整流的电能源传输至所述一级直流母线中；
预留输入端口，连接所述并联模块，用于提供给外部的补充供电源接入所述供电单元，并通过所述并联模块将电能源传输至所述一级直流母线中；
所述整流模块和所述预留输入端口相互并联。
3.如权利要求2所述的分布式直流供电系统，其特征在于，接入所述整流模块的所述供电源包括市电直流电输入源；和/或
接入所述预留输入端口的所述补充供电源包括光伏输入电源和/或风电输入电源和/或热电输入电源。
4.如权利要求2所述的分布式直流供电系统，其特征在于，所述整流模块进一步包括：
整流滤波部件，用于对电能源进行整流和滤波处理；
功率因数校正电路，连接所述整流滤波部件，用于对经过整流和滤波处理的电能源进行功率因数校正，并将经过功率因数校正的电能源输送至所述一级直流母线中。
5.如权利要求4所述的分布式直流供电系统，其特征在于，所述整流滤波部件中包括：
电磁干扰滤波电路，用于过滤电能源中的杂波、谐波以及干扰波；
和/或
整流滤波电路，用于对电能源进行整流和滤波处理。
6.如权利要求5所述的分布式直流供电系统，其特征在于，所述整流滤波部件的输入端为所述电磁干扰滤波电路的输入端或者所述整流滤波电路的输入端；
所述整流滤波部件的输出端为所述电磁干扰滤波电路的输出端或者所述整流滤波电路的输出端；
所述整流滤波部件的所述输出端连接至所述功率因数校正电路的输入端。
7.如权利要求4所述的分布式直流供电系统，其特征在于，每个所述供电单元中的所述第一监控模块分别连接对应的所述供电单元中的所述预留输入端口、所述功率因数校正电路以及所述并联模块；
则所述供电状态信息中包括：
所述供电单元中各部分的电压数据；和/或
所述供电单元中各部分的电能源数据；和/或
所述供电单元中各部分的温度数据；和/或
所述供电单元中的开关频率数据。
8.如权利要求1所述的分布式直流供电系统，其特征在于，每个所述配电单元中分别包括：
接口模块，用于从所述一级直流母线中获取电能源并提供给分别连接所述接口模块的多个功率转换模块；
每个所述功率转换模块分别用于将获取的所述电能源的电压和功率转换成所述二级直流母线所需的电压和功率；
均流并联模块，分别并联连接每个所述功率转换模块，并连接所述二级直流母线，用于平衡多个所述功率转换模块之间电能源的电流输出。
9.如权利要求1所述的分布式直流供电系统，其特征在于，每个所述配电单元中的所述第二监控模块分别连接对应的所述配电单元中的所述接口模块、所述功率转换模块以及所述均流并联模块；
则所述配电状态信息中包括：
所述配电单元中各部分的电压数据；和/或
所述配电单元中各部分的电能源数据；和/或
所述配电单元中各部分的温度数据；和/或
所述配电单元中的开关频率数据。
10.如权利要求1所述的分布式直流供电系统，其特征在于，还包括：
远程监控单元，通过一远程通讯单元连接至所述控制处理单元；
所述远程监控单元用于对所述供电状态信息和/或所述配电状态信息进行远程监控，并通过所述远程通讯单元和所述控制处理单元发送所述第一控制信号和所述第二控制信号。
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