CN202586340U - 一种低压双极型直流微电网系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低压双极型直流微电网系统，包括分布式电源、储能电源、变换器、刀闸开关转换器、用电负载、能量管理系统，分布式电源通过变换器与直流母线相连，储能电源通过变换器与直流母线相连，各用电负载分别通过一刀闸开关转换器与直流配电线路相连，能量管理系统用来对分布式电源、储能电源、刀闸开关转换器进行管理控制。并网运行时，大电网配合分布式电源供电，富余的电能对储能电源充电；离网运行时，储能电源配合分布式电源供电；刀闸开关转换器在直流配电线路单相故障时可切换供电线路，并且可以在极端情形下进行选择切负载。本系统可以满足高质量配电，具有较高的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，尤其涉及一种低压双极型直流微电网系统。
背景技术
近年来，温室气体排放、传统能源日趋枯竭等能源与环境问题日益突出。为了应对这一系列问题，大量的分布式电源被引入大电网，微电网的概念随之被提出。
微电网是将分布式电源、各种负荷与储能装置等集合而成的可控单元，可以利用各种分布式电源的不同特性，通过多种分布式电源及储能装置的有效配置，提高供电的灵活性以及可靠性，实现各种分布式电源的优势互补。
目前国内外研究的微电网多为交流网络,对于每个分布式电源的控制要求较高,而且需要多台逆变器, 造成了电力电子器件的极大浪费。为了降低对控制的要求,同时最大限度地利用分布式能源、节约电力电子器件，直流微电网的研究具有十分重要的意义。
如何确保直流微电网在配电应用中的可靠性与高质量，是目前微电网领域研究的重点与难点。因此，迫切需要研究一种可应用于高质量配电的直流微电网系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种既能够在大电网接入时并网配电、又能够在大电网退出时离网配电、且同时满足配电可靠性与高质量的低压双极型直流微电网系统。
为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：
一种低压双极型直流微电网系统，包括分布式电源、储能电源、变换器、刀闸开关转换器、用电负载、能量管理系统，分布式电源通过变换器与直流母线相连，储能电源通过变换器与直流母线相连；所述的用电负载包括连接有DC/DC转换器的直流负载、连接有单相DC/AC转换器的单相工频交流负载、和连接有三相DC/AC转换器的三相交流负载，直流负载、单相工频交流负载均通过各自的DC/DC转换器或单相DC/AC转换器分别与一刀闸开关转换器相连，刀闸开关转换器连接直流配电线路，三相交流负载则通过三相DC/AC转换器与直流配电线路相连；能量管理系统用来对分布式电源、储能电源、刀闸开关转换器进行管理控制。
上述直流母线与直流配电线路之间连有电压平衡器。
上述分布式电源为风力发电装置和光伏发电装置，所述的储能电源为超级电容和蓄电池组，所述的风力发电装置通过一AC/DC转换器与直流母线连接，所述的光伏发电装置、超级电容、蓄电池组分别通过一DC/DC转换器与直流母线连接。
本实用新型的低压双极型直流微电网系统的基本运行方式为：当大电网正常运行时，主要由分布式电源供电，大电网可补充分布式电源供电与实际用电负载需求之间的差额，如果电能有富余，则通过DC/DC转换器，由直流母线对储能电源进行充电；当微电网离网运行时，仍主要由分布式电源对用电负载供电，而储能电源可补充分布式电源与实际用电负载需求之间的差额。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、直流配电线路采用低压双极型线路，降低了直流母线对地电压，同时用电负载可以选择375V，-375V 或750V电平；
2、用电负载均通过各自相应的DC/DC转换器或DC/AC转换器与直流配电线路相连，在一个负载出现故障时可以不影响其他负载的正常工作，有助于系统的高质量供电；
3、直流负载、单相工频交流负载分别通过一个刀闸开关转换器与直流配电线路相连，刀闸开关转换器在能量管理系统的统一管理下，可以在直流配电线路出现单相故障时自动切换到无故障的两相线路上，从而大大提高配电的可靠性；此外，转换开关器还具有在系统供电严重不足等极端情形下的选择切负载作用。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是本实用新型的刀闸开关转换器的示意图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步说明：
参见图1，本实施例的低压双极型直流微电网系统具体为：一个用来与大电网相连的AC/DC转换器，一个光伏发电装置通过相应的DC/DC转换器与直流母线相连，一个风力发电装置通过相应的AC/DC转换器与直流母线相连，一个超级电容通过相应的DC/DC转换器与直流母线相连接，一个蓄电池组通过相应的DC/DC转换器与直流母线相连，上述直流母线的电压为750V；一条±375V低压双极型直流配电线路，低压双极型直流配电线路和直流母线间连有一个电压平衡器；一组用电负载，包括连接有DC/DC转换器的220V/110V直流负载、连接有DC/DC转换器的±12V/5V直流负载、连接有单相DC/AC转换器的单相工频交流负载和连接有三相DC/AC转换器的三相交流负载，上述直流负载和单相工频交流负载通过各自相应的DC/DC转换器或单相DC/AC转换器分别连接一刀闸开关转换器，刀闸开关转换器与直流配电线路相连，而交流负载则通过其相应的三相DC/AC转换器与直流配电线路直接相连；一个能量管理系统，与光伏发电装置相应的DC/DC转换器、风力发电装置相应的AC/DC转换器、超级电容和蓄电池组相应的DC/DC转换器、大电网相应的AC/DC转换器、刀闸开关转换器均相连，能量管理系统可以对各分布式电源、储能电源、刀闸开关转换器及大电网电源进行统一管理和控制，实时监测并保证系统运行的可靠性。本具体实施中的刀闸开关转换器即为刀闸开关。
在本实施例中，蓄电池组和超级电容在微电网和大电网并网运行时，可以从750V直流母线处获得充电，储备能量；当微电网离网运行时，蓄电池组和超级电容相配合向750V直流母线供电，作为分布式电源在光照不足、风力不足等供电不足情形下的负载电能补充。超级电容可以实现快速充放电，蓄电池组能实现高能量存储，将超级电容和蓄电池组结合起来，可以更好地实现功能。另外，本实施例中所使用的电压平衡器使得系统具有更优的稳定性。
图2为本实用新型中刀闸开关转换器的示意图，如图所示，直流负载和单相工频交流负载分别通过各自相应的变换器连接一个刀闸开关，上述用电负载可以通过各自对应的刀闸开关选择与直流配电线路连通还是切断，也可以通过刀闸开关对用电负载进行切断。能量管理系统可以对±375V直流配电线路进行实时监测，当监测无故障时，由直流配电线路的+375V相、接地相或-375V相、接地相或+375V相、-375V相这三组两相线路对用电负载进行供电，一旦监测出单相故障，可通过刀闸开关转换器进行供电线路的切换，改由无故障的两相线路对用电负载进行供电；此外，刀闸开关转换器还可以在系统供电严重不足等极端情况下，选择对用电负载进行切断。
Claims (3)
1.一种低压双极型直流微电网系统，其特征在于，包括：
分布式电源、储能电源、变换器、刀闸开关转换器、用电负载、能量管理系统，分布式电源通过变换器与直流母线相连，储能电源通过变换器与直流母线相连；所述的用电负载包括连接有DC/DC转换器的直流负载、连接有单相DC/AC转换器的单相工频交流负载、连接有三相DC/AC转换器的三相交流负载，直流负载、单相工频交流负载均通过各自的DC/DC转换器或单相DC/AC转换器分别与一刀闸开关转换器相连，刀闸开关转换器连接直流配电线路，三相交流负载则通过三相DC/AC转换器与直流配电线路相连；能量管理系统用来对分布式电源、储能电源、刀闸开关转换器进行管理控制。
2.根据权利要求1所述的低压双极型直流微电网系统，其特征在于：
所述的直流母线与直流配电线路之间连有电压平衡器。
3.根据权利要求1或2所述的低压双极型直流微电网系统，其特征在于：
所述的分布式电源为风力发电装置和光伏发电装置，所述的储能电源为超级电容和蓄电池组，所述的风力发电装置通过一AC/DC转换器与直流母线连接，所述的光伏发电装置、超级电容、蓄电池组分别通过一DC/DC转换器与直流母线连接。
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