CN203589824U

CN203589824U - 可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统

Info

Publication number: CN203589824U
Application number: CN201320738833.9U
Authority: CN
Inventors: 梁一桥; 梁家诚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2023-11-20

Abstract

本实用新型涉及可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统。目的是提供的接入系统可以避免对电网造成冲击或拖网。技术方案是：可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括可再生能源一体化发电单元、至少一条高压直流输电线路、至少一个逆变器及发电场计算机监控系统；每个可再生能源一体化发电单元的输出端连接到高压直流母线上，高压直流输电线路的一端也连接到高压直流母线HVDC上，高压直流输电线路的另一端连接到大功率逆变器的直流输入端，大功率逆变器的交流输出端连接到交流大电网；发电场计算机监控系统与电网调度控制中心连接并接受调度命令，发电场计算机监控系统还与可再生能源一体化发电单元连接并下发发电设定值。

Description

可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统

技术领域

本实用新型属于新能源发电、输电技术领域，具体涉及一种可再生能源（风能、太阳能）发电、变流、储能、输电和接入交流大电网的一体化系统。

背景技术

随着石油、煤炭、天然气等不可再生能源的供应紧缺，以及使用不可再生能源带来的环境污染日益严重，世界各国对风能、太阳能等可再生清洁能源的开发和利用也越来越重视，可再生能源发电所占的比重也迅速提高。

(一)风能发电：

捕获风能、转换成电能并通过输电线路送入电网的风电场主要由5个部分构成：1）风力发电机组（包括变流装置）；2）风力发电机组工频（50Hz）升压变压器（将风力发电机的端口低电压升到中压：10KV、35KV）；3）集电线路（将分散布置的风力发电机组所发电能汇集起来）；4）风电场升压变电站（将电压从中压继续升高到高压：110KV、220KV）；5）高压输电线路。

虽然风能发电已经得到广泛应用，但依然存在下述问题：1）风电具有显著的随机性和间歇性，所发的电能相对不稳定，需要通过频繁调节其他类型的发电机组（如火力发电机组）的发电出力来进行电网负荷平衡，极大地降低了这类机组运行的经济性；2）大多数风电机组的低电压穿越能力较低，在大电网出现短路故障导致系统电压降低时容易脱网，对电网造成强大的冲击，对大电网的安全稳定运行构成很大危险；3)海上风电场升压变电站平台的建设费用高；4）由于受电容充电电流的影响，高压海底交流电缆输电容量随长度的增加而迅速降低；5）有较多风能发电场离交流大电网的距离较远，远距离输送容量受到很大限制。

（二）太阳能发电；

大容量并网太阳能光伏发电场主要由以下4个部分构成：1）太阳能电池组件（光伏阵列）；2）光伏逆变器（DC/AC逆变器，将太阳能电池的直流电逆变成交流电）及其工频（50Hz）升压变压器；3）光伏发电场升压变电站（将电压升高到中压或高压：35KV、110KV、220KV)；4）高压输电线路。

和风力发电类似，太阳能光伏发电存在下述问题：1）、太阳能发电场受到季节、昼夜和天气的影响较大，具有显著的随机性和间歇性，所发的电能相对不稳定，需要通过频繁调节其他类型的发电机组（如火力发电机组）的发电出力来进行电网负荷平衡，极大地降低了这类机组运行的经济性；2）、一些光伏逆变器的低电压穿越能力较低，在大电网出现短路故障导致系统电压降低时容易脱网，对电网造成强大的冲击，对大电网的安全稳定运行构成很大危险；3）、有较多大容量太阳能发电场离交流大电网的距离较远，远距离输送容量受到很大限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，该接入系统的可靠性高，可以避免对电网造成冲击或拖网，而且具有结构简单、成本较低的特点。

本实用新型采用的技术方案如下：

可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括若干个可再生能源一体化发电单元、至少一条高压直流输电线路、至少一个大功率逆变器以及发电场计算机监控系统；其特征在于：每个所述可再生能源一体化发电单元的输出端连接到高压直流母线上，高压直流输电线路的一端也连接到高压直流母线HVDC上，高压直流输电线路的另一端连接到大功率逆变器的直流输入端，大功率逆变器的交流输出端连接到交流大电网；发电场计算机监控系统与电网调度控制中心连接并接受电网调度控制中心的调度命令，发电场计算机监控系统还与可再生能源一体化发电单元连接并向可再生能源一体化发电单元下发发电设定值。

所述可再生能源一体化发电单元包括一个可再生能源发电装置、一个模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、一个储能装置以及一个单元控制器；可再生能源发电装置的输出端连接到低压直流母线LVDC上，储能装置输出端也连接到同一条低压直流母线LVDC上，模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置的低压侧也联接到同一条低压直流母线LVDC上，高压侧联接到发电场的高压直流母线HVDC上，单元控制器与可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接。

所述可再生能源发电装置为至少一个光伏电池阵列、至少一个带有基于IGBT模块的三相或多相主动PWM整流电路的异步风力发电机、至少一个带有整流电路的永磁直驱式风力发电机、至少一个带有整流电路的同步风力发电机中的至少一种；

光伏电池阵列的输出端均接到低压直流母线LVDC上；

异步风力发电机的交流输出端与异步风力发电机对应的三相或多相主动PWM整流电路的交流输入端连接，三相或多相主动PWM整流电路的直流输出端连接到低压直流母线LVDC上；

永磁直驱式风力发电机的交流输入端与永磁直驱式风力发电机对应的整流电路的交流输入端连接，该整流电路的直流输出端连接到低压直流母线LVDC上；

同步风力发电机的交流输出端与同步风力发电机对应的整流电路的交流输入端连接，该整流电路的直流输出端连接到低压直流母线LVDC上；

所述永磁直驱式风力发电机的整流电路或同步风力发电机的整流电路为以下形式之一：

1）所述整流电路是二极管整流电路；

2）所述整流电路是二极管整流电路加上Boost电路；

3）所述整流电路是二极管整流电路加上PFC电路；

4）所述整流电路是基于IGBT模块的三相或多相主动PWM整流电路。

所述单元控制器包括微处理器单元以及与其连接的信号采集电路、通讯模块；信号采集电路与所述可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接以采集模拟和数字变量，通讯模块与所述发电场计算机监控系统连接。

所述储能装置包括一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器以及一个超级电容系统，或者一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器以及一个蓄电池系统；非电磁隔离型的双向DC/DC变流器的一端和低压直流母线LVDC连接，另一端和蓄电池系统或超级电容系统连接。

所述非电磁隔离型的双向DC/DC变流器包括一个电抗器L、一个电容器C、两个IGBT或MOSFET模块T1、T2、两个二极管D1、D2；其中，

IGBT或MOSFET模块T1、二极管D2、电抗器L、电容器C构成一个BUCK电路；

IGBT或MOSFET模块T2、二极管D1、电抗器L、电容器C构成一个BOOST电路。

所述模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置包括多个完全相同的电磁隔离型DC/DC变流器，所有电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联后接到可再生能源一体化发电单元内的低压直流母线LVDC上，所有电磁隔离型DC/DC变流器的输出端串联或者并联后接到高压直流母线HVDC上。

所述电磁隔离型DC/DC变流器的结构为以下形式之一：

1）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr以及电容Cr组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；

所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及二极管全桥整流电路直流侧的输出滤波电路构成，该输出滤波电路为一个电容器或者一个LC滤波电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LC串联谐振电路串联后和高频变压器的初级线圈连接；

每个高压侧整流电路的交流输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；

2）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电感Lm以及电容Cr组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；

所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路为一个电容器或者一个LC滤波电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电感Lm和高频变压器的初级线圈并联；

所述高压侧整流电路的交流输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；

3）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cp以及电容Cr组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；

所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路为一个电容器或一个LC滤波电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LCC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LCC谐振电路中的电容Cp和高频变压器的初级线圈并联；

4）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cr组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；

所述高压侧倍压整流电路的输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧倍压整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；

5）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电感Lm以及电容Cr组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；

6）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cp以及电容Cr组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电容Cp和高频变压器的初级线圈并联；

所述高压侧倍压整流电路的输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧倍压整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

所述大功率逆变器为电流源型逆变器，或者为在直流端串联二极管止逆阀的电压源型逆变器。

所述电感Lr为单独的电感元件，或者是所述的高频变压器的漏感；另一所述电感Lm为单独的电感元件，或者是所述的高频变压器的激磁电感。

本实用新型具有的有益效果是：可再生能源（风能、太阳能）发电装置经过一个基于高频技术的模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置进行：变流、电磁隔离、升压后直接接到高压直流母线，所发的电能直接通过直流输电线路和交流电网侧逆变器输入交流大电网；并且，在低压直流侧配置一定容量的储能装置以提高可再生能源发电计划的可调性；和传统的可再生能源（风能、太阳能）发电场及其传输系统相比，本实用新型采用直流输电技术将所发出的电能输送到交流大电网，可再生能源（风能、太阳能）发电场不需要：1）工频升压变压器；2）工频逆变器；3）发电场输变电设备（主变压器、断路器等等）。

因此本实用新型技术极大地提高了可再生能源（风能、太阳能）发电计划的可调性、电能输送能力、低电压穿越能力、增加了可靠性、提高了电能质量、节省了大量的原材料（硅钢片、铜导线）、降低了整体成本。特别是当应用到海上风力发电项目上时，由于在DC/DC变流器中采用了高频变压器进行升压、隔离技术，极大地降低了升压变压器的体积和重量，因此还可以极大地节省风机海上平台（基础）和风电场升压变电站海上电平台的建设费用。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

图2a和图2b是图1中的“可再生能源一体化发电单元”的电路结构图。

图3a和图3b是图2a和图2b中“模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置”的电路结构示意图。

图4a是图3a和图3b中“电磁隔离型DC/DC变流器”实施例之一的电路图。

图4b是图3a和图3b中“电磁隔离型DC/DC变流器”实施例之二的电路图。

图4c是图3a和图3b中“电磁隔离型DC/DC变流器”实施例之三的电路图。

图4d是图3a和图3b中“电磁隔离型DC/DC变流器”实施例之四的电路图。

图4e是图3a和图3b中“电磁隔离型DC/DC变流器”实施例之五的电路图。

图4f是图3a和图3b中“电磁隔离型DC/DC变流器”实施例之六的电路图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1所示，本实用新型所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括若干个可再生能源一体化发电单元1、至少一条高压直流输电线路2、至少一个大功率逆变器3以及发电场计算机监控系统4。每个可再生能源一体化发电单元的输出端为高压直流，并且均并联在同一条高压直流母线HVDC上；所述的高压直流输电线路的一端也与同一条高压直流母线HVDC连接，高压直流输电线路的另外一端连接到所述的大功率逆变器的直流输入端，所述的大功率逆变器的交流输出端连接到交流大电网。大功率逆变器的功能是将直流电转换为交流电后送到交流大电网，可以采用电流源型逆变器，也可以采用在直流端串联二极管止逆阀的电压源型逆变器；二极管止逆阀的功能是当直流输电线路出现短路故障时防止交流大电网向直流侧注入故障电流。

所述的发电场计算机监控系统发电场计算机监控系统4（常规监控系统），与电网调度控制中心连接，实时监测发电场中各设备的状态、接受电网调度控制中心的调度命令、向所述的可再生能源一体化发电单元下发发电设定值。所述的可再生能源一体化发电单元发出来的电经过所述的高压直流输电线路和大功率逆变器输送到交流大电网。

图2a和图2b是图1中的可再生能源一体化发电单元的电路结构图，该可再生能源一体化发电单元包括：一个或多个可再生能源发电装置、一个模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、一个储能装置以及一个单元控制器。可再生能源发电装置的输出端连接到低压直流母线LVDC上；储能装置输出也连接到同一条低压直流母线LVDC上；模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置的低压侧也联接到同一条低压直流母线LVDC上，模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置的高压侧联接到发电场的高压母线HVDC上。

所述可再生能源发电装置是以下形式中的一种或至少两种的组合：

1）所述可再生能源发电装置是一个或多个光伏电池阵列（图2b）；

2)所述可再生能源发电装置是一个或多个带有基于IGBT模块的三相或多相PWM主动整流电路的异步风力发电机(图2a)：

3)所述可再生能源发电装置是一个或多个带有整流电路的永磁直驱式风力发电机；

4）所述可再生能源发电装置是一个或多个带有整流电路的同步风力发电机。

所述永磁直驱式风力发电机的整流电路可以是常规的二极管整流电路；也可以是常规的二极管整流电路加上Boost电路；也可以是常规的二极管整流电路加上PFC电路；也可以是基于IGBT模块的三相或多相PWM主动整流电路（以上均为常规整流电路，不作详细介绍）。

所述同步风力发电机的整流电路可以是常规的二极管整流电路；也可以是常规的二极管整流电路加上Boost电路；也可以是常规的二极管整流电路加上PFC电路；也可以是基于IGBT模块的三相或多相PWM主动整流电路（以上均为常规整流电路，不作详细介绍）。

所述光伏电池阵列的输出端均接到低压直流母线LVDC上。异步风力发电机（或者永磁直驱式风力发电机，或者同步风力发电机）的交流输出端与其对应的整流电路的交流输入端连接，整流电路的的直流输出端连接到低压直流母线LVDC上。

图2a和图2b中的所述储能装置，包括一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器（外购获得）、一个超级电容系统（外购获得）；或者所述储能装置包括一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器、一个蓄电池系统（外购获得）。非电磁隔离型的双向DC/DC变流器的一端和低压直流母线LVDC连接，另一端和蓄电池系统或超级电容系统连接。

上述的非电磁隔离型的双向DC/DC变流器，包括一个电抗器L、一个电容器C、两个IGBT或MOSFET模块T1、T2；两个二极管D1、D2构成。其中IGBT或MOSFET模块T1、二极管D2、电抗器L、电容器C构成一个典型的BUCK电路，工作时由低压直流母线LVDC向蓄电池系统（或超级电容系统）充电；IGBT或MOSFET模块T2、二极管D1、电抗器L、电容器C构成一个典型的BOOST电路，工作时蓄电池系统（或超级电容系统）向低压直流母线LVDC放电。

图2a和图2b中的所述单元控制器（可外购获得），包括一个微处理器单元以及与其连接的一个信号采集电路、一个通讯模块。信号采集电路与所述可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接，采集可再生能源一体化发电单元内的模拟和数字变量；通讯模块与发电场计算机监控系统连接，负责和发电场计算机监控系统通讯的功能；微处理器单元基于采样得到的信号、发电场计算机监控系统下发的发电设定值进行计算处理后，输出控制信号对模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置进行控制。光伏发电装置的最大功率跟踪（MPPT）功能也在该控制器中实现。

如图3a和图3b所示，所述模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置由多个完全相同的电磁隔离型DC/DC变流器组成，主要功能是将低直流电压升到高直流电压，并对高压和低压直流系统进行电磁隔离。所有电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联后接到可再生能源一体化发电单元内的低压直流母线LVDC；所有电磁隔离型DC/DC变流器的输出端有以下两种结构：1）所有电磁隔离型DC/DC变流器串联后接到高压直流母线HVDC上（图3a）；2）所有电磁隔离型DC/DC变流器的输出端并联后接到高压直流母线HVDC上（图3b）。

所述的电磁隔离型DC/DC变流器有下述6中实施方式：

实施例一：如图4a所示，所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cr组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路。所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路可以是一个电容器，也可以是一个LC滤波电路。所述的电感Lr可以使单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的漏感；低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LC串联谐振电路串联后和高频变压器的初级线圈连接。高压侧整流电路的输入端（交流端）与其相对应的高频变压器的次级线圈连接。多个高压侧整流电路的输出端（直流端）级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

实施例二：如图4b所示，所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电感Lm以及电容Cr组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路。所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路可以是一个电容器，也可以是一个LC滤波电路。所述的电感Lr可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的漏感，另一所述的电感Lm可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的激磁电感。低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电感Lm和高频变压器的初级线圈并联。高压侧整流电路的输入端（交流端）与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，多个高压侧整流电路的输出端（直流端）级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

实施例三：如图4c所示，所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cp以及电容Cr组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路。所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路可以是一个电容器，也可以是一个LC滤波电路。所述的电感Lr可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的漏感。低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LCC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LCC谐振电路中的电容Cp和高频变压器的初级线圈并联。高压侧整流电路的输入端（交流端）与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，多个高压侧整流电路的输出端（直流端）级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

实施例四：如图4d所示，所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cr组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路。所述的电感Lr可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的漏感。低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LC串联谐振电路串联后和高频变压器的初级线圈连接。高压侧倍压整流电路的输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接。多个高压侧倍压整流电路的输出端（直流端）级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

实施例五：如图4e所示，所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电感Lm以及电容Cr组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路。低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电感Lm和高频变压器的初级线圈并联。所述的电感Lr可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的漏感，另一所述的电感Lm可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的激磁电感。高压侧倍压整流电路的输入端（交流端）与其相对应的高频变压器的次级线圈连接。多个高压侧倍压整流电路的输出端（直流端）级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

实施例六：如图4f所示，所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感Lr和电容Cp以及电容Cr组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路。所述的电感Lr可以是单独的电感元件，也可以是所述的高频变压器的漏感。低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线LVDC上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感Lr以及电容Cr串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电容Cp和高频变压器的初级线圈并联。高压侧倍压整流电路的输入端（交流端）与其相对应的高频变压器的次级线圈连接。多个高压侧倍压整流电路的输出端（直流端）级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端。

本实用新型中所有的电子元件以及电子设备均可外购获得。

Claims

1.可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括若干个可再生能源一体化发电单元（1）、至少一条高压直流输电线路（2）、至少一个大功率逆变器（3）以及发电场计算机监控系统（4）；其特征在于：每个所述可再生能源一体化发电单元（1）的输出端连接到高压直流母线（HVDC）上，高压直流输电线路（2）的一端也连接到高压直流母线（HVDC）上，高压直流输电线路（2）的另一端连接到大功率逆变器（3）的直流输入端，大功率逆变器（3）的交流输出端连接到交流大电网；发电场计算机监控系统（4）与电网调度控制中心（5）连接并接受电网调度控制中心的调度命令，发电场计算机监控系统（4）还与可再生能源一体化发电单元（1）连接并向可再生能源一体化发电单元（1）下发发电设定值。

2.根据权利要求1中所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述可再生能源一体化发电单元包括一个可再生能源发电装置、一个模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、一个储能装置以及一个单元控制器；可再生能源发电装置的输出端连接到低压直流母线（LVDC）上，储能装置输出端也连接到同一条低压直流母线（LVDC）上，模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置的低压侧也联接到同一条低压直流母线（LVDC）上，高压侧联接到发电场的高压直流母线（HVDC）上，单元控制器与可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接。

3.根据权利要求2中所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述可再生能源发电装置为至少一个光伏电池阵列、至少一个带有基于IGBT模块的三相或多相主动PWM整流电路的异步风力发电机、至少一个带有整流电路的永磁直驱式风力发电机、至少一个带有整流电路的同步风力发电机中的至少一种；

光伏电池阵列的输出端均接到低压直流母线（LVDC）上；

异步风力发电机的交流输出端与异步风力发电机对应的三相或多相主动PWM整流电路的交流输入端连接，三相或多相主动PWM整流电路的直流输出端连接到低压直流母线（LVDC）上；

永磁直驱式风力发电机的交流输入端与永磁直驱式风力发电机对应的整流电路的交流输入端连接，该整流电路的直流输出端连接到低压直流母线（LVDC）上；

同步风力发电机的交流输出端与同步风力发电机对应的整流电路的交流输入端连接，该整流电路的直流输出端连接到低压直流母线（LVDC）上；

1）所述整流电路是二极管整流电路；

2）所述整流电路是二极管整流电路加上Boost电路；

3）所述整流电路是二极管整流电路加上PFC电路；

4.根据权利要求3所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述单元控制器包括微处理器单元以及与其连接的信号采集电路、通讯模块；信号采集电路与所述可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接以采集模拟和数字变量，通讯模块与所述发电场计算机监控系统连接。

5.根据权利要求4所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述储能装置包括一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器以及一个超级电容系统，或者一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器以及一个蓄电池系统；非电磁隔离型的双向DC/DC变流器的一端和低压直流母线（LVDC）连接，另一端和蓄电池系统或超级电容系统连接。

6.根据权利要求5所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述非电磁隔离型的双向DC/DC变流器包括一个电抗器（L）、一个电容器（C）、两个IGBT或MOSFET模块（T1、T2）、两个二极管（D1、D2）；其中，

IGBT或MOSFET模块（T1）、二极管（D2）、电抗器（L）、电容器（C）构成一个BUCK电路；

IGBT或MOSFET模块（T2）、二极管（D1）、电抗器（L）、电容器（C）构成一个BOOST电路。

7.根据权利要求2-6任一项所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置包括多个完全相同的电磁隔离型DC/DC变流器，所有电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联后接到可再生能源一体化发电单元内的低压直流母线（LVDC）上，所有电磁隔离型DC/DC变流器的输出端串联或者并联后接到高压直流母线（HVDC）上。

8.根据权利要求7所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述电磁隔离型DC/DC变流器的结构为以下形式之一：

1）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感（Lr）以及电容（Cr）组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线（LVDC）上，低压侧全桥逆变器的交流端与LC串联谐振电路串联后和高频变压器的初级线圈连接；

2）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感（Lr）和电感（Lm）以及电容（Cr）组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线（LVDC）上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感（Lr）以及电容（Cr）串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电感（Lm）和高频变压器的初级线圈并联；

3）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感（Lr）和电容（Cp）以及电容（Cr）组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线（LVDC）上，低压侧全桥逆变器的交流端与LCC谐振电路中的电感（Lr）以及电容（Cr）串联后和高频变压器的初级线圈连接，LCC谐振电路中的电容（Cp）和高频变压器的初级线圈并联；

4）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感（Lr）和电容（Cr）组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；

5）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感（Lr）和电感（Lm）以及电容（Cr）组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；

6）所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由电感（Lr）和电容（Cp）以及电容（Cr）组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；

所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线（LVDC）上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的电感（Lr）以及电容（Cr）串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的电容（Cp）和高频变压器的初级线圈并联；

9.根据权利要求8所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述大功率逆变器为电流源型逆变器，或者为在直流端串联二极管止逆阀的电压源型逆变器。

10.根据权利要求9所述的可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，其特征在于：所述电感（Lr）为单独的电感元件，或者是所述的高频变压器的漏感；另一所述电感（Lm）为单独的电感元件，或者是所述的高频变压器的激磁电感。