CN112398112A - 一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，三端口电力电子变压器，直流母线A、直流母线B和直流母线C，三端口电力电子变压器包括直流端口a、直流端口b和直流端口C；三端口电力电子变压器的直流端口A连接直流母线A，三端口电力电子变压器的直流端口B连接直流母线B，三端口电力电子变压器的直流端口C连接直流母线C；直流母线A、直流母线B和直流母线C均连接有多个源荷设备。本发明解决了孤岛中可再生能源接入电网难及储能技术整合难的问题，利用三端口直流电力电子变压器有效解决了各母线之前能量相互转化、传输、共享的问题，坚强了孤岛电网，也提高了供电系统的供电可靠性。

Description

一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统
技术领域
本发明涉及供电技术领域，具体涉及一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统。
背景技术
随着国民经济的快速发展，社会用电量需求呈不断上升趋势，电力为经济社会发展提供了源泉动力。随着分布式可再生能源的不断涌现，大量家庭、工厂、空闲土地等安装了光伏发电或风力发电，其具有分布区域广、单位区域电能小等特点，在孤岛配电网系统中，传统配网中交直流能量变换次数多、损耗高、配用电灵活性差、配用电环节匹配性低的问题日益凸现。在孤岛场地很难与外部大电网电力系统相连，导致供电可靠性差，电能供应不充足，而有些地方存在大量分布式可再生能源无法接入到孤岛电网中，造成大量能源浪费。
为了使孤岛配电网更加坚强，供电更加可靠和稳定，针对用户的直流用电需求，建设三条直流母线互联互通的直流微网供电系统，一方面减少变换环节，便于分布式可再生能源的高效接入；另一方面增加配电网的能源相互供应，增加能源利用率，提高配用电的经济性、可靠性和灵活性。因此研究基于三端口电力电子变压器、含三条直流母线的孤岛供电系统具有重要意义，可用于解决孤岛客户用电需求。
在孤岛微电网供电系统方面，国内外暂基于三端口电力电子变压器、建设三条直流母线互通互联的孤岛微电网供电系统，在用于解决孤岛用电需求及充分利用孤岛中分布式可再生能源具有巨大作用。
发明内容
为此，本发明提供一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，以解决现有技术中解决了孤岛中分布式能源接入难、网架结构脆弱、电能不均衡的问题，以及不同用电客户对不同用电电压等级需求的问题的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明的一个方面，提供了一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，三端口电力电子变压器，直流母线A、直流母线B和直流母线C，三端口电力电子变压器包括直流端口a、直流端口b和直流端口C；
三端口电力电子变压器的直流端口A连接直流母线A，三端口电力电子变压器的直流端口B连接直流母线B，三端口电力电子变压器的直流端口C连接直流母线C；直流母线A、直流母线B和直流母线C均连接有多个源荷设备。
作为本发明的一种优选方案，在三端口电力电子变压器的直流端口a与直流母线A之间设置有断路器，在直流母线A与源荷设备之间设置有断路器。
作为本发明的一种优选方案，在三端口电力电子变压器的直流端口b与直流母线B之间设置有断路器，在直流母线b与源荷设备之间设置有断路器。
作为本发明的一种优选方案，在三端口电力电子变压器的直流端口c与直流母线C之间设置有断路器，在直流母线C与源荷设备之间设置有断路器。
作为本发明的一种优选方案，源荷设备包括光伏系统、风能系统、储能系统和直流载荷；
光伏系统与直流母线A之间设置有DC/DC转换器，风能系统与直流母线A之间设置有AC/DC转换器；储能系统分别与直流母线A之间设置有DC/DC转换器；
光伏系统与直流母线B之间设置有DC/DC转换器，风能系统与直流母线B之间设置有AC/DC转换器；储能系统分别与直流母线B之间设置有DC/DC转换器；
光伏系统与直流母线C之间设置有DC/DC转换器，风能系统与直流母线C之间设置有AC/DC转换器；储能系统分别与直流母线C之间设置有DC/DC转换器。
作为本发明的一种优选方案，三端口电力电子变压器的能量在直流端口a、直流端口b和直流端口C之间自由流动。
作为本发明的一种优选方案，直流端口a的电压要求与直流母线A一致，直流端口b的电压要求与直流母线B一致，直流端口c的电压要求与直流母线C一致。
作为本发明的一种优选方案，直流母线A上的电压为中低压，包括35kV、10kV、750V、240V、110V，且共有或正负或正零或负零两条母线。
作为本发明的一种优选方案，直流母线B上的电压为中低压，包括35kV、10kV、750V、240V、110V，且共有或正负或正零或负零两条母线。
作为本发明的一种优选方案，直流母线C上的电压为中低压，包括35kV、10kV、750V、240V、110V，且共有或正负或正零或负零两条母线。
本发明具有如下有益效果：
本发明解决了孤岛中可再生能源接入电网难及储能技术整合难的问题，利用三端口直流电力电子变压器有效解决了各母线之前能量相互转化、传输、共享的问题，坚强了孤岛电网，也提高了供电系统的供电可靠性。本微型供电系统有效解决了孤岛能源利用率低及用户的不同电压等级需求问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的系统结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。
如图1所示，本发明提供了一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，三端口电力电子变压器，直流母线A、直流母线B和直流母线C，三端口电力电子变压器包括直流端口a、直流端口b和直流端口C；
三端口电力电子变压器的直流端口A连接直流母线A，三端口电力电子变压器的直流端口B连接直流母线B，三端口电力电子变压器的直流端口C连接直流母线C；直流母线A、直流母线B和直流母线C均连接有多个源荷设备。
在三端口电力电子变压器的直流端口a与直流母线A之间设置有断路器，在直流母线A与源荷设备之间设置有断路器；在三端口电力电子变压器的直流端口b与直流母线B之间设置有断路器，在直流母线b与源荷设备之间设置有断路器；在三端口电力电子变压器的直流端口c与直流母线C之间设置有断路器，在直流母线C与源荷设备之间设置有断路器。
源荷设备包括光伏系统、风能系统、储能系统和直流载荷；
光伏系统与直流母线A之间设置有DC/DC转换器，风能系统与直流母线A之间设置有AC/DC转换器；储能系统分别与直流母线A之间设置有DC/DC转换器。
光伏系统与直流母线B之间设置有DC/DC转换器，风能系统与直流母线B之间设置有AC/DC转换器；储能系统分别与直流母线B之间设置有DC/DC转换器；
光伏系统与直流母线C之间设置有DC/DC转换器，风能系统与直流母线C之间设置有AC/DC转换器；储能系统分别与直流母线C之间设置有DC/DC转换器。
三端口电力电子变压器的能量在直流端口a、直流端口b和直流端口C之间自由流动。直流端口a的电压要求与直流母线A一致，直流端口b的电压要求与直流母线B一致，直流端口c的电压要求与直流母线C一致。
直流母线A上的电压为中低压，包括35kV、10kV、750V、240V、110V，且共有或正负或正零或负零两条母线；直流母线B上的电压为中低压，包括35kV、10kV、750V、240V、110V，且共有或正负或正零或负零两条母线；直流母线C上的电压为中低压，包括35kV、10kV、750V、240V、110V，且共有或正负或正零或负零两条母线。
如图1所示，在图示中用不同数字标号表示相同种类的电设备结构不同的用途，具体包括：三端口电力电子变压器(含三个直流端口a、b、c)，直流母线A、断路器10、断路器101、断路器102、断路器103、断路器104、DC/DC11转换器、光伏系统11、AC/DC12转换器、风能系统12、DC/DC13转换器、储能系统13、直流负荷14，直流母线B、断路器20、断路器201、断路器202、断路器203、断路器204、DC/DC21转换器、光伏系统21、AC/DC22转换器、风能系统22、DC/DC23转换器、储能系统23、直流负荷24，直流母线C、断路器30、断路器301、断路器302、断路器303、断路器304、DC/DC31转换器、光伏系统31、AC/DC32转换器、风能系统32、DC/DC33转换器、储能系统33、直流负荷34。
直流负荷14通过直流母线A与断路器104相连接，断路器104另外一端通过直流母线A与断路器10相连接，断路器10另外一端通过直流母线A与三端口电力电子变压器的直流端口a相连接。
光伏系统11、DC/DC11转换器和断路器101串联后连接到断路器10与断路器104之间的直流母线A上。
风能系统12、AC/DC12转换器和断路器102串联后连接到断路器10与断路器104之间的直流母线A上。
储能系统13、DC/DC13转换器和断路器103串联后连接到断路器10与断路器104之间的直流母线A上。
直流负荷24通过直流母线B与断路器204相连接，断路器204另外一端通过直流母线B与断路器20相连接，断路器20另外一端通过直流母线B与三端口电力电子变压器的直流端口b相连接。
光伏系统21、DC/DC21转换器和断路器201串联后连接到断路器20与断路器204之间的直流母线B上。
风能系统22、AC/DC22转换器和断路器202串联后连接到断路器20与断路器204之间的直流母线B上。
储能系统23、DC/DC23转换器和断路器203串联后连接到断路器20与断路器204之间的直流母线B上。
直流负荷34通过直流母线C与断路器304相连接，断路器304另外一端通过直流母线C与断路器30相连接，断路器30另外一端通过直流母线C与三端口电力电子变压器的直流端口c相连接。
光伏系统31、DC/DC31转换器和断路器301串联后连接到断路器30与断路器304之间的直流母线C上。
风能系统32、AC/DC32转换器和断路器302串联后连接到断路器30与断路器304之间的直流母线C上。
储能系统33、DC/DC33转换器和断路器303串联后连接到断路器30与断路器304之间的直流母线C上。
直流母线A上的电压为中低压，常用的有35kV、10kV、750V、240V、110V，共有或正负或正零或负零两条母线。
直流母线B上的电压为中低压，常用的有35kV、10kV、750V、240V、110V，共有或正负或正零或负零两条母线。
直流母线C上的电压为中低压，常用的有35kV、10kV、750V、240V、110V，共有或正负或正零或负零两条母线。
直流母线A、直流母线B和直流母线C的电压等级可相同，也可以不相同。
断路器10、断路器101、断路器102、断路器103、断路器104、断路器20、断路器201、断路器202、断路器203、断路器204、断路器30、断路器301、断路器302、断路器303、断路器304均与相应直流母线同电压等级的直流断路器，其功能是能够切断和闭合直流电路中正常电流和故障电流。
三端口电力电子变压器是指其具有三个能量输入输出端口，能量能够自由地从三个端口之间自由流动。三个端口中，直流端口a的电压要求与直流母线A一致，直流端口b的电压要求与直流母线B一致，直流端口c的电压要求与直流母线C一致。
AC表示交流电。
DC表示直流电。
DC/DC转换器表示将电压等级不同的直流电之间进行转换的装置。
AC/DC转换器表示将交流电转换为直流电的装置。
光伏系统表示利用太阳能进行发电的成套系统，属于可再生能源。
风能系统表示利用风力发电的成套系统，属于可再生能源。
储能系统表示利用电池储能技术，将电能存储在电池中的成套系统。
直流负荷是指消耗直流电的设备或装备总称。
本发明解决了孤岛中可再生能源接入电网难及储能技术整合难的问题，利用三端口直流电力电子变压器有效解决了各母线之前能量相互转化、传输、共享的问题，坚强了孤岛电网，也提高了供电系统的供电可靠性。本微型供电系统有效解决了孤岛能源利用率低及用户的不同电压等级需求问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，三端口电力电子变压器，直流母线A、直流母线B和直流母线C，所述三端口电力电子变压器包括直流端口a、直流端口b和直流端口C；
所述三端口电力电子变压器的所述直流端口a连接所述直流母线A，所述三端口电力电子变压器的所述直流端口b连接所述直流母线B，所述三端口电力电子变压器的所述直流端口c连接所述直流母线C；所述直流母线A、所述直流母线B和所述直流母线C均连接有多个源荷设备。
2.根据权利要求1所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述三端口电力电子变压器的所述直流端口a与所述直流母线A之间设置有断路器，所述直流母线A与所述源荷设备之间设置有断路器。
3.根据权利要求2所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述三端口电力电子变压器的所述直流端口b与所述直流母线B之间设置有断路器，所述直流母线b与所述源荷设备之间设置有断路器。
4.根据权利要求3所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述三端口电力电子变压器的所述直流端口c与所述直流母线C之间设置有断路器，所述直流母线C与所述源荷设备之间设置有断路器。
5.根据权利要求4所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，
所述源荷设备包括光伏系统、风能系统、储能系统和直流载荷；
所述光伏系统与所述直流母线A之间设置有DC/DC转换器，所述风能系统与所述直流母线A之间设置有AC/DC转换器；所述储能系统与所述直流母线A之间设置有DC/DC转换器；
所述光伏系统与所述直流母线B之间设置有DC/DC转换器，所述风能系统与所述直流母线B之间设置有AC/DC转换器；所述储能系统与所述直流母线B之间设置有DC/DC转换器；
所述光伏系统与所述直流母线C之间设置有DC/DC转换器，所述风能系统与所述直流母线C之间设置有AC/DC转换器；所述储能系统与所述直流母线C之间设置有DC/DC转换器。
6.根据权利要求5所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述三端口电力电子变压器的能量在所述直流端口a、所述直流端口b和所述直流端口C之间自由流动。
7.根据权利要求6所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述直流端口a的电压要求与所述直流母线A一致，所述直流端口b的电压与所述直流母线B一致，所述直流端口c的电压与所述直流母线C一致。
8.根据权利要求7所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述直流母线A上的电压为包括35kV、10kV、750V、240V、110V的中低压。
9.根据权利要求8所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述直流母线B上的电压为包括35kV、10kV、750V、240V、110V的中低压。
10.根据权利要求9所述的一种含三条直流母线的孤岛微型供电系统，其特征在于，所述直流母线C上的电压为包括35kV、10kV、750V、240V、110V的中低压。
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