CN113991635A - 双回路低压直流配电系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了双回路低压直流配电系统，其中配电系统包括：交流电源；配电线路，与交流电源连接，包括第一配电线路和第二配电线路，每一条配电线路中包括依次连接的整流隔离调压模块、直流输电线路和隔离逆变模块；其中，整流隔离调压模块用于将交流电源的交流电转换成直流电并通过直流输电线路传输；隔离逆变模块用于将直流电转换成交流电并为负荷侧供电。通过上述方式，本申请双回路进行直流配电传输，最大限度地提高了直流配电方案的输送功率，保证末端用户的电压合格率；且采用了电气隔离，保证了输电过程的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及双回路低压直流配电系统。
背景技术
在电网建设初期，偏远末端用户因生活水平限制，用电量较低，用电品质需求不高，因此这些用户用电电压降落不明显，用电需求也不苛刻。但随着人民生活水平的日益提高，家用负荷日益多样化、精细化、大容量化，造成大功率负荷的集中启用使得远距离配电线路压降明显，末端用户电压降落问题突出。此外，各种大功率用电负荷的启用往往具有一定的周期性，使得末端电压偏低问题同样周期出现，并因为其时间集中性而显著加重，影响着居民日常生活、生产用电。
直流输配电技术可以解决末端的低电压问题，但是并没有专门针对偏远地区电网实际的装置和完整的技术应用方案，仍然存在输送功率较小，未充分利用交流三相输电线的功率传输能力；且存在间接触电的危险，安全性低。
发明内容
本申请提供双回路低压直流配电系统，以解决现有技术中交输送功率小，安全性低的问题。
为解决上述技术问题，本申请提出一种双回路低压直流配电系统，包括：交流电源；配电线路，与交流电源连接，包括第一配电线路和第二配电线路，每一条配电线路中包括依次连接的整流隔离调压模块、直流输电线路和隔离逆变模块；其中，整流隔离调压模块用于将交流电源的交流电转换成直流电并通过直流输电线路传输；隔离逆变模块用于将直流电转换成交流电并为负荷侧供电。
可选地，整流隔离调压模块包括依次连接的AC/DC整流器和DC/DC隔离变换器；隔离逆变模块包括依次连接的DC/DC隔离变换器和DC/AC逆变器。
可选地，配电线路是三相四线制，包括A相相线、B相相线、C相相线和中性线；第一配电线路的直流输电线路和第二配电线路的直流输电线路各包括两条，第一配电线路的直流输电线路和第二配电线路的直流输电线路的四条线路组成三相四线制。
可选地，第一配电线路的直流输电线路选择连接配电线路的A相相线和B相相线；第二配电线路的直流输电线路选择连接配电线路的C相相线和中性线。
可选地，第一配电线路和第二配电线路的拓扑结构和开关器件相同。
可选地，整流隔离调压模块的DC/DC隔离变换器和隔离逆变模块的DC/DC隔离变换器的拓扑结构和开关器件相同。
可选地，整流隔离调压模块的AC/DC整流器和隔离逆变模块的DC/AC逆变器采用三相两电平PWM变换器结构。
可选地，整流隔离调压模块的DC/DC隔离变换器和隔离逆变模块的DC/DC隔离变换器采用相同的三电平DAB拓扑结构。
可选地，双回路低压直流配电系统的标称电压为1500V、750V或者220V。
本申请提出双回路低压直流配电系统，整流隔离调压模块和隔离逆变模块都具有电气隔离的作用，可以将电源与用电回路作电气上的隔离，保证了输电过程的安全性；并且还设置了并联的双回路的配电线，最大限度地提高了直流配电方案的输送功率，保证末端用户的电压合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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是本申请双回路低压直流配电系统一实施例的结构示意图；
图2是本申请第一配电线路一实施例的结构示意图；
图3是本申请双回路低压直流配电的控制方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供双回路低压直流配电系统进一步详细描述。
直流配电系统是以直流方式实现与用于电气系统交换电能的配电系统。为了充分利用原交流配电系统输电线路的功率传输能力，有效提高改进直流配电系统的最大功率传输能力，同时考虑实现直流配电方案中交流电源与负荷之间的有效隔离，通过充分考虑电力电子化的柔直技术，本申请提出一种双回路低压直流配电系统，通过采用两路直流配电方案输入输出并联实现功率传输能力的有效提升(理论上可提升50％)；同时在每回直流配电线路中，增加隔离型的直流变换装置，一是实现交流电源与负荷侧的有效电气隔离，二是通过控制隔离型直流变换装置的变压比(考虑变压器匝数后输入输出电压之间的比值)实现电压调节，通过提高直流电压可补偿输送功率增大时线路的电压降，进一步实现整个直流配电系统的输送功率提升。
请参阅图1，图1是本申请双回路低压直流配电系统一实施例的结构示意图，在本实施例中，双回路低压直流配电系统可以包括交流电源110和配电线路120。
具体地，配电线路120可以是三相四线制，包括A相相线、B相相线、C相相线和中性线；双回路低压直流配电系统的标称电压可以为1500V(±750V)、750V(±375V)或者220V(±110V)。
配电线路120，与交流电源110连接，包括并联的第一配电线路和第二配电线路，每一条配电线路中包括依次连接的整流隔离调压模块121、直流输电线路122和隔离逆变模块123。
其中，整流隔离调压模块121用于将交流电源的交流电转换成直流电并通过直流输电线路传输；隔离逆变模块123用于将直流电转换成交流电并为负荷侧供电。负荷侧即用户侧，包括等效负荷。
具体地，整流隔离调压模块121包括依次连接的AC/DC整流器和DC/DC隔离变换器；隔离逆变模块123包括依次连接的DC/DC隔离变换器和DC/AC逆变器。
第一配电线路的直流输电线路和第二配电线路的直流输电线路各包括两条，第一配电线路的直流输电线路和第二配电线路的直流输电线路的四条线路组成三相四线制。即，第一配电线路的的直流输电线路选择三相四线中任意两条，第二配电线路的直流输电线路选择三相四线中剩下两条，从而实现第一配电线路和第二配电线路的互补。
可选地，第一配电线路的直流输电线路选择连接配电线路的A相相线和B相相线；第二配电线路的直流输电线路选择连接配电线路的C相相线和中性线。请参阅图2，图2是本申请第一配电线路一实施例的结构示意图。
在一些实施例中，第一配电线路和第二配电线路的拓扑结构和开关器件相同。整流隔离调压模块的DC/DC隔离变换器和隔离逆变模块的DC/DC隔离变换器的拓扑结构和开关器件相同。相同的拓扑结构和开关器件用于实现模块化的设计，便于维修和组装，降低成本。
例如，整流隔离调压模块的AC/DC整流器和隔离逆变模块的DC/AC逆变器采用三相两电平PWM变换器结构。整流隔离调压模块的DC/DC隔离变换器和隔离逆变模块的DC/DC隔离变换器采用相同的三电平DAB拓扑结构。
需要说明的是，三电平DAB的全名为三电平双有源全桥DC-DC变换器，通过在变压器原边和副边同时采用三电平的拓扑结构，实现直流到直流的高频隔离变换。
本实施例采用两个单回路直流配电方案并联，为了实现直流配电系统的有效供电，两个回路采用不同的控制方式，实现负荷侧变流器的均流。具体地，由于第一配电线路和第二配电线路的拓扑结构完全相同，在源侧变流器(AC/DC整流器和DC/DC隔离变换器)输出功率相等的情况下，只需要两回路的电压相等，其配电线路上的电流也近似相等，因此两个源侧变流器的控制系统相同，均采用对直流侧电压进行控制；两个负荷侧变流器(DC/DC隔离变换器+DC/AC逆变器)在运行时分别工作于电压源状态和电流源状态。作为电压源的变流器控制输出交流电压在220V左右，用以满足末端电压幅值要求，作为电流源的变流器实时监测负载电流，同时控制其输出电流为负载电流的一半，近似实现两个负荷侧变流器的均流。
继续参阅图2，靠近交流电源侧的AC/DC整流器与靠近负荷侧的DC/AC逆变器硬件电路上均选择三相两电平PWM变换器结构，软件实现上通过采用不同的控制方式即可实现变换器的整流或逆变运行；靠近交流电源侧的DC/DC隔离变换器与靠近负荷侧的DC/DC隔离变换器硬件电路选择相同的三电平DAB拓扑结构。单回路内部及回路之间均实现了模块化设计，便于维修和组装，降低成本。
需要说明的是，本申请的AC/DC整流器和DC/AC逆变器可采用如图2所示的三相两电平PWM整流/逆变拓扑结构，也可采用其他形式的整流或逆变拓扑，这里整流和逆变采用相同的拓扑结构是为了实现模块化，降低成本。DC/DC隔离变换器这里给出了常规的三电平DAB结构，实际也可引申为其他的形式，包括电平数的不同、谐振网络的不同、桥臂结构的不同等。
综上所述，本实施例的双回路低压直流配电系统采用模块化的结构，可方便进行拆卸与安装，降低人工成本；采用了隔离型的变换器，实现输入与输出端的电气隔离，避免了偶然间可能触及的危险；并且增加的隔离型直流变换器可以调节直流输出端电压，有效提高直流配电系统的最大输送功率。
基于上述的双回路低压直流配电系统，本申请提出一种双回路低压直流配电的控制方法，请参阅图3，图3是本申请双回路低压直流配电的控制方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，双回路低压直流配电的控制方法包括步骤S110～S120，各步骤具体如下：
S110：交流电源提供交流电。
S120：通过并联的第一配电线路和第二配电线路将交流电转换为直流电后进行直流电传输；并在为负荷侧供电前再由直流电转换成交流电。
综上，本申请公开了双回路低压直流配电系统及控制方法，其中配电系统包括：交流电源；配电线路，与交流电源连接，包括并联的第一配电线路和第二配电线路，每一条配电线路中包括依次连接的整流隔离调压模块、直流输电线路和隔离逆变模块；其中，整流隔离调压模块用于将交流电源的交流电转换成直流电并通过直流输电线路传输；隔离逆变模块用于将直流电转换成交流电并为负荷侧供电。通过上述方式，本申请的整流隔离调压模块和隔离逆变模块都具有电气隔离的作用，可以将电源与用电回路作电气上的隔离，保证了输电过程的安全性；并且还设置了并联的双回路的配电线，最大限度地提高了直流配电方案的输送功率，保证末端用户的电压合格率。
可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种双回路低压直流配电系统，其特征在于，包括：
交流电源；
配电线路，与所述交流电源连接，包括第一配电线路和第二配电线路，每一条配电线路中包括依次连接的整流隔离调压模块、直流输电线路和隔离逆变模块；
其中，所述整流隔离调压模块用于将所述交流电源的交流电转换成直流电并通过所述直流输电线路传输；所述隔离逆变模块用于将所述直流电转换成交流电并为负荷侧供电。
2.根据权利要求1所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述整流隔离调压模块包括依次连接的AC/DC整流器和DC/DC隔离变换器；所述隔离逆变模块包括依次连接的DC/DC隔离变换器和DC/AC逆变器。
3.根据权利要求2所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述配电线路是三相四线制，包括A相相线、B相相线、C相相线和中性线；所述第一配电线路的直流输电线路和所述第二配电线路的直流输电线路各包括两条，所述第一配电线路的直流输电线路和所述第二配电线路的直流输电线路的四条线路组成三相四线制。
4.根据权利要求3所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述第一配电线路的直流输电线路选择连接所述配电线路的A相相线和B相相线；所述第二配电线路的直流输电线路选择连接所述配电线路的C相相线和中性线。
5.根据权利要求1所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述第一配电线路和所述第二配电线路的拓扑结构和开关器件相同。
6.根据权利要求2所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述整流隔离调压模块的DC/DC隔离变换器和所述隔离逆变模块的DC/DC隔离变换器的拓扑结构和开关器件相同。
7.根据权利要求2所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述整流隔离调压模块的AC/DC整流器和所述隔离逆变模块的DC/AC逆变器采用三相两电平PWM变换器结构。
8.根据权利要求6所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述整流隔离调压模块的DC/DC隔离变换器和所述隔离逆变模块的DC/DC隔离变换器采用相同的三电平DAB拓扑结构。
9.根据权利要求1所述的双回路低压直流配电系统，其特征在于，
所述双回路低压直流配电系统的标称电压为1500V、750V或者220V。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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