CN204391761U - 一种柔性中压直流配电系统 - Google Patents
一种柔性中压直流配电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204391761U CN204391761U CN201420762733.4U CN201420762733U CN204391761U CN 204391761 U CN204391761 U CN 204391761U CN 201420762733 U CN201420762733 U CN 201420762733U CN 204391761 U CN204391761 U CN 204391761U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- converter
- diode
- switch
- direct
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Abstract
本实用新型提供一种柔性中压直流配电系统，包括至少一交流电源；至少一电压源换流器，其交流侧均与一交流电源相连；中压直流母线；多个控制变换单元，其输入端均通过中压直流母线与电压源换流器的直流侧相连，包括开关和电平变换器；开关两端分别与中压直流母线及电平变换器的输入端相连；电平变换器为双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器之其中任一；以及多个电气单元，其均与对应的电平变换器的输出端相连。实施本实用新型实施例，采用中压直流母线，为直流或交流微电网提供并网接口，且提高了直流或交流微电网运行的可靠性，并满足交流微电网的谐波治理、无功补偿和功率双向流动的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统直流输配电技术领域，尤其涉及一种柔性中压直流配电系统。
背景技术
相比传统的配电系统，现代配电系统也发生着很多的变化，并得到广泛的应用，如越来越多的分布式电源的接入，越来越多的直流负荷的出现等等。在上述应用中，相对应交流配电，直流配电则不存在相位和频率的同步问题，使分布式电源接入时的控制变得简单，也使不同配电系统之间的联网变得容易，供电可靠性增强。另外，直流负荷接入直流配网时也可以省略变换环节，减小损耗和节约成本。因此，随着现代配电系统的发展，进一步增强了直流配电的应用需求。
最近一些年，一些国家也逐渐开展了直流配电的研究，提出了各自的发展思路。如美国弗吉尼亚理工大学提出的分层的交直流混合配电结构，在这个结构中，交流配电网和直流配电网是同时存在的，配电系统根据电压等级从低到高依次分为皮网、纳网、微网、子网等，而直流环节主要存在于纳网和子网层面。又如美国北卡大学也提出了FREEDM结构，在该结构中，提出直流母线来汇聚分布式单元，并通过能量路由器接入更高电压等级配电系统，FREEDM结构也是现在具有代表性结构，其类比信息互联网，首次提出了能量互联网和能量路由器的概念。
但总的来说，目前各国对直流配电网的研究都还处于试验探索阶段，研究重点集中在以直流微电网为核心的低压直流配电方面，而配电母线则默认为6kV以上的交流配电母线，然而对于配电母线是直流时的配电系统结构，则研究较少。
实用新型内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种柔性中压直流配电系统，采用中压直流母线，为直流或交流微电网提供并网接口，且提高了直流或交流微电网运行的可靠性，并满足交流微电网的谐波治理、无功补偿和功率双向流动的需求。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种柔性中压直流配电系统，所述系统包括：
至少一交流电源；
至少一电压源换流器，每一电压源换流器的交流侧均与对应的一交流电源相连；
一中压直流母线；
多个控制变换单元，每一控制变换单元的输入端均通过所述中压直流母线与所述每一电压源换流器的直流侧相连，其包括开关和电平变换器；其中，所述开关的一端与所述中压直流母线相连，另一端与所述电平变换器的输入端相连；所述电平变换器为双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器之其中任一；以及
多个电气单元，每一电气单元均与对应的一控制变换单元中的电平变换器的输出端相连。
其中，当所述电平变换器为所述双向DC/AC变换器时，所述电气单元为双向交流负荷，则所述双向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，交流侧与所述双向交流负荷相连。
其中，所述双向交流负荷为独立的交流负载、独立的交流电源、第一交流微电网之其中任一；其中，所述第一交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的交流微电网。
其中，当所述电平变换器为所述单向DC/AC变换器时，所述电气单元为单向交流负荷，则所述单向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，交流侧与所述单向交流负荷相连。
其中，所述单向交流负荷为独立的交流负载、第二交流微电网之其中任一；其中，所述第二交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的交流微电网。
其中，当所述电平变换器为所述双向DC/DC变换器时，所述电气单元为双向直流负荷，则所述双向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，低压直流侧与所述双向直流负荷相连。
其中，所述双向直流负荷为独立的直流负载、独立的直流电源、第一直流微电网之其中任一；其中，所述第一直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的直流微电网。
其中，所述双向DC/DC变换器包括多个相同的DAB子模块，且每一DAB子模块均包括第一全桥变压器、第二全桥变压器、第一直流滤波电容、第二直流滤波电容及高频隔离变压器；其中，
所述第一全桥变压器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；其中，所述第一开关与所述第一二极管反向相并联形成第一支路，所述第二开关与所述第二二极管反向相并联形成第二支路，所述第三开关与所述第三二极管反向相并联形成第三支路，所述第四开关与所述第四二极管反向相并联形成第四支路；将所述第一支路与所述第二支路串联成第一回路，所述第三支路与所述第四支路串联成第二回路后，并将所述第一回路、第二回路及第一直流滤波电容相并联，且设置所述第一直流滤波电容的正极与所述第一二极管及第三二极管的负极相连，负极与所述第二二极管及第四二极管的正极相连；设置所述第一二极管的正极与所述高频隔离变压器的初级线圈的一端相连，第三二极管的正极与所述高频隔离变压器的初级线圈的另一端相连；
所述第二全桥变压器包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；其中，所述第五开关与所述第五二极管反向相并联形成第五支路，所述第六开关与所述第六二极管反向相并联形成第六支路，第七开关与所述第七二极管反向相并联形成第七支路， 所述第八开关与所述第八二极管反向相并联形成第八支路；将所述第五支路与所述第六支路串联成第三回路，所述第七支路与所述第八支路串联成第四回路后，并将所述第三回路、第四回路及第二直流滤波电容相并联，且设置所述第二直流滤波电容的正极与所述第五二极管及第七二极管的负极相连，负极与所述第六二极管及第八二极管的正极相连；设置所述第五二极管的正极与所述高频隔离变压器的次级线圈的一端相连，第七二极管的正极与所述高频隔离变压器的次级线圈的另一端相连。
其中，当所述电平变换器为所述单向DC/DC变换器时，所述电气单元为单向直流负荷，则所述单向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，低压直流侧与所述单向直流负荷相连。
其中，所述单向直流负荷为独立的直流负载、第二直流微电网之其中任一；其中，所述第二直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的直流微电网。
其中，所述电压源换流器包括多个相同的桥臂，且每一桥臂均包括相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂及所述下桥臂均由一桥臂电抗和多个子模块串联形成；其中，所述每一桥臂均相并联连接后形成为所述电压源换流器的直流侧，所述每一桥臂的上桥臂与下桥臂之间的汇接点相串联连接后形成为所述电压源换流器的交流侧。
其中，每一子模块均包括第九开关、第十开关、第九二极管、第十二极管及第三直流电容；其中，所述第九开关与所述第九二极管反向相并联形成第九支路，所述第十开关与所述第十二极管反向相并联形成第十支路，将所述第九支路、第十支路及第三直流电容相串联成回路，且设置所述第三直流电容的正极与所述第九二极管的负极相连，负极与所述第十二极管的正极相连。
实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
1、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以连接多种类型的电平变换器(如双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器)，形成多端配电结构，为面向有高可靠性和高电能质量需求的大 功率交流电力用户、变频负荷、直流负荷等，提供了可定制性的高质量供电解决方案，并且具有高可靠性；
2、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以通过直流变换器(如双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器)直接与直流输电网连接，为直流输电向配电的发展提供配电接口，而无需经过交流电网的过渡，减少变换环节，减少设备投资和运行损耗，提高了直流配电系统运行的可靠性；
3、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以通过单向变换器(如单向DC/AC变换器)隔离交流微电网的电压跌落、治理谐波和补偿无功功率，也可以通过双向变换器(如双向DC/AC变换器)满足交流微电网的谐波治理、无功补偿和能量反送需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
图1为本实用新型实施例提供的柔性中压直流配电系统的一结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的柔性中压直流配电系统的另一结构示意图；
图3为图1和图2中双向DC/DC变换器的结构示意图；
图4为图1和图2中电压源换流器的结构示意图；
图5为图4中子模块SM的结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的柔性中压直流配电系统应用场景的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
如图1所示，本实用新型实施例中，为一种柔性中压直流配电系统，所述 系统包括：
至少一交流电源1；
至少一电压源换流器2，每一电压源换流器2的交流侧均与对应的一交流电源1相连；
一中压直流母线3；
多个控制变换单元4，每一控制变换单元4的输入端均通过中压直流母线3与每一电压源换流器2的直流侧相连，其包括开关41和电平变换器42；其中，开关41的一端与中压直流母线3相连，另一端与电平变换器42的输入端相连；电平变换器42为双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器之其中任一；以及
多个电气单元5，每一电气单元5均与对应的一控制变换单元4中的电平变换器42的输出端相连。
应当说明的是，如图2所示，为了提高柔性中压直流配电系统可靠性，通常会采用双交流电源1形成主备电源，因此相对应的有两个电压源换流器2，每一个电压源换流器2的交流侧均与对应的一交流电源1相连。同时，为了进一步的控制和切换电源，也可在中压直流母线3上设置两个单独的开关，用于分别控制两个交流电压源1在中压直流母线3上的供电状态。
可以理解的是，多个控制变换单元4中的电平变换器42可以均为双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器之其中任一或多种组合。作为一个例子，多个电平变换器42均为双向DC/AC变换器；作为另一个例子，多个电平变换器42包括n个双向DC/AC变换器、m个单向DC/AC变换器、k个双向DC/DC变换器和j个单向DC/DC变换器，其中，n、m、k、j均为正整数；作为又一个例子，多个电平变换器42包括i个双向DC/AC变换器、l个双向DC/DC变换器,其中，i、l均为正整数。
应当说明的是，为了实现转换过程中电压的匹配，双向DC/AC变换器和单向DC/AC变换器的拓扑结构及参数均与电压源换流器相同，单向DC/DC变换器的拓扑结构及参数与双向DC/DC变换器DCI1相同。
因此，根据不同的电压变换器，选择连接对应的负荷，从而形成多端配电结构，为面向有高可靠性和高电能质量需求的大功率交流电力用户、变频负荷、直流负荷等，提供了可定制性的高质量供电解决方案，并且具有高可靠性，具体连接方式如下：
(1)当电平变换器42为双向DC/AC变换器时，电气单元5为双向交流负荷，则双向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元4内的开关41相连，交流侧与双向交流负荷相连。其中，双向交流负荷为独立的交流负载、独立的交流电源、第一交流微电网之其中任一；第一交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的交流微电网。作为一个例子，双向交流负荷为大容量光伏发电系统和交流负荷，电压380V，总容量-3.5MVA～+5MVA。
该方式为中压直流母线3通过双向DC/AC变换器满足交流微电网的谐波治理、无功补偿和能量反送需求，此时双向DC/AC变换器即可以工作在交流侧电压控制模式，也可以工作在直流侧电压控制模式，还可以工作在功率控制模式。
(2)当电平变换器42为单向DC/AC变换器时，电气单元5为单向交流负荷，则单向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元4内的开关41相连，交流侧与单向交流负荷相连。其中，单向交流负荷为独立的交流负载、第二交流微电网之其中任一；第二交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的交流微电网。作为一个例子，单向交流负荷为高供电可靠性和高电能质量要求的交流敏感负荷构成，电压10kV，总容量8MW。
该方式为中压直流母线3通过单向DC/AC变换器隔离交流微电网的电压跌落、治理谐波和补偿无功功率，此时单向DC/AC变换器只能工作在交流侧电压控制模式。
(3)当电平变换器42为双向DC/DC变换器时，电气单元5为双向直流负荷，则双向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元4内的开关41相连，低压直流侧与双向直流负荷相连。其中，双向直流负荷为独立的直流负载、独立的直流电源、第一直流微电网之其中任一；第一直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的直流微电网。作为一个例子， 双向直流负荷为大容量储能电站或V2G电动汽车充电站，电压400V，总容量-4MW～4MW。
该方式为中压直流母线3通过双向DC/DC变换器满足直流微电网的能量反送需求，此时双向DC/DC变换器即可以工作在高压侧电压控制模式，也可以工作在低压侧电压控制模式，还可以工作在功率控制模式。
如图3所示，双向DC/DC变换器包括多个相同的DAB子模块，且每一DAB子模块均包括第一全桥变压器、第二全桥变压器、第一直流滤波电容C1、第二直流滤波电容C2及高频隔离变压器T；其中，
第一全桥变压器包括第一开关S11、第二开关S12、第三开关S13、第四开关S14、第一二极管D11、第二二极管D12、第三二极管D13、第四二极管D14；其中，第一开关S11与第一二极管D11反向相并联形成第一支路，第二开关S12与第二二极管D12反向相并联形成第二支路，第三开关S13与第三二极管D13反向相并联形成第三支路，第四开关S14与第四二极管D14反向相并联形成第四支路；将第一支路与第二支路串联成第一回路，第三支路与第四支路串联成第二回路后，并将第一回路、第二回路及第一直流滤波电容C1相并联，且设置第一直流滤波电容C1的正极与第一二极管D11及第三二极管D13的负极相连，负极与第二二极管D12及第四二极管D14的正极相连；设置第一二极管D11的正极与高频隔离变压器T的初级线圈的一端相连，第三二极管D13的正极与高频隔离变压器T的初级线圈的另一端相连；
第二全桥变压器包括第五开关Q11、第六开关Q12、第七开关Q13、第八开关Q14、第五二极管D15、第六二极管D16、第七二极管D17、第八二极管D18；其中，第五开关Q11与第五二极管D15反向相并联形成第五支路，第六开关Q12与第六二极管D16反向相并联形成第六支路，第七开关Q13与第七二极管D17反向相并联形成第七支路，第八开关Q14与第八二极管D18反向相并联形成第八支路；将第五支路与第六支路串联成第三回路，第七支路与第八支路串联成第四回路后，并将第三回路、第四回路及第二直流滤波电容C2相并联，且设置第二直流滤波电容C2的正极与第五二极管D15及第七二极管D17的负极相连， 负极与第六二极管D16及第八二极管D18的正极相连；设置第五二极管D15的正极与高频隔离变压器T的次级线圈的一端相连，第七二极管D17的正极与高频隔离变压器T的次级线圈的另一端相连。
(4)当电平变换器42为单向DC/DC变换器时，电气单元5为单向直流负荷，则单向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元4内的开关41相连，低压直流侧与单向直流负荷相连。其中，单向直流负荷为独立的直流负载、第二直流微电网之其中任一；第二直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的直流微电网。作为一个例子，单向直流负荷为分布式光伏发电、电动汽车充电设备和小容量直流负荷，电压400V，总容量2.5MW。
该方式为中压直流母线3通过单向DC/DC变换器隔离直流微电网的补偿无功功率，此时单向DC/AC变换器只能工作在低压侧电压控制模式。
如图4所示，电压源换流器2包括多个相同的桥臂，且每一桥臂均包括相互连接的上桥臂和下桥臂，上桥臂及下桥臂均由一桥臂电抗Lc和多个子模块SM串联形成；其中，每一桥臂均相并联连接后形成为电压源换流器2的直流侧，每一桥臂的上桥臂与下桥臂之间的汇接点相串联连接后形成为电压源换流器2的交流侧。
如图5所示，每一子模块SM均包括第九开关S1、第十开关S2、第九二极管D1、第十二极管D2及第三直流电容C3；其中，第九开关S1与第九二极管D1反向相并联形成第九支路，第十开关S2与第十二极管D2反向相并联形成第十支路，将第九支路、第十支路及第三直流电容C3相串联成回路，且设置第三直流电容C3的正极与第九二极管D1的负极相连，负极与第十二极管D2的正极相连。
如图6所示，对本实用新型实施例中的柔性中压直流配电系统的应用场景进一步说明：
该系统主要由两个交流电源、两个电压源换流器、四个控制变换单元、四个电气单元、中压直流母线和中压直流母线上的两个直流开关构成；其中，
两个交流电源为AC1和AC2；
两个电压源换流器为VSC1和VSC2；
中压直流母线为Bus；
中压直流母线Bus上的两个直流开关为B1和B10；
四个控制变换单元包括由直流开关B2、直流开关B3及一个单向DC/AC变换器UACI1构成的第一个控制变换单元、由直流开关B4、直流开关B5及一个单向DC/AC变换器UACI1构成的第二个控制变换单元、由直流开关B6、直流开关B7及一个双向DC/AC变换器ACI1构成的第三个控制变换单元、以及由直流开关B8、直流开关B9及一个双向DC/DC变换器DCI1构成的第四个控制变换单元；
四个电气单元为一个双向交流负荷ACL1、一个单向交流负荷UACL1、一个双向直流负荷DCL1、一个单向直流负荷UDCL1；
第一电压源换流器VSC1和第二电压源换流器VSC2的交流侧分别与交流电源AC1和交流电源AC2相连，第一电压源换流器VSC1和第二电压源换流器VSC2的直流侧通过中压直流母线Bus相连；双向DC/AC变换器ACI1和单向DC/AC变换器UACI1的直流侧均与中压直流母线Bus相连，双向DC/AC变换器ACI1的交流侧与双向交流负荷ACL1相连，单向DC/AC变换器UACI1的交流侧与单向交流负荷UACL1相连；双向DC/DC变换器DCI1和单向DC/DC变换器UDCI1的高压直流侧均与中压直流母线Bus相连，双向DC/DC变换器DCI1的低压直流侧与双向直流负荷DCL1相连，单向DC/DC变换器UDCI1的低压直流侧与单向直流负荷UDCL1相连；十个直流开关B1、B2、…B10分布在中压直流母线Bus上，且每两个连接点之间包含两个直流开关。
交流电源AC1和交流电源AC2的额定电压10kV，中压直流母线Bus由两条输电线组成，电压分别为+10kV和-10kV。
第一电压源换流器VSC1和第二电压源换流器VSC2的容量25MVA，最大有功功率23MW，最大无功功率6Mvar，上桥臂和下桥臂均由25个子模块SM构成和一个桥臂电抗Lc构成，每个子模块为半个开关管桥臂，每个桥臂电抗Lc 为2.5mH，电压源换流器即可以工作在交流侧电压控制模式，也可以工作在直流侧电压控制模式，还可以工作在功率控制模式。
双向DC/AC变换器ACI1的拓扑结构及参数与第一电压源换流器VSC1和第二电压源换流器VSC2相同，即可以工作在交流侧电压控制模式，也可以工作在直流侧电压控制模式，还可以工作在功率控制模式。
单向DC/AC变换器UACI1的拓扑结构及参数与第一电压源换流器VSC1和第二电压源换流器VSC2也相同，控制其只能工作在交流侧电压控制模式。
双向DC/DC变换器DCI1的容量4MW，低压侧电压400V，由25个DAB子模块构成，每个DAB子模块由两个全桥变换器，两个直流滤波电容和一个高频隔离变压器T组成，变压器变比2：1，漏抗30uH，即可以工作在高压侧电压控制模式，也可以工作在低压侧电压控制模式，还可以工作在功率控制模式。
单向DC/DC变换器UDCI1的拓扑结构及参数与双向DC/DC变换器DCI1也相同，控制其只能工作低压侧电压控制模式。
双向交流负荷ACL1由有功率反送能力的交流微电网构成，包括有功率反送的交流微电网系统，包括：大容量光伏发电系统和交流负荷，电压380V，总容量-3.5～+5MVA。
单向交流负荷UACL1由高供电可靠性和高电能质量要求的交流敏感负荷构成，电压10kV，总容量8MW。
双向直流负荷DCL1由有功率反送能力的直流微电网构成，包括大容量储能电站或V2G电动汽车充电站，电压400V，总容量-4～4MW。
单向直流负荷UDCL1由无功率反送能力的直流微电网构成，包括分布式光伏发电、电动汽车充电设备和小容量直流负荷，电压400V，总容量2.5MW。
实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：
1、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以连接多种类型的电平变换器(如双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器)，形成多端配电结构，为面向有高可靠性和高电能质量需求的大功率交流电力用户、变频负荷、直流负荷等，提供了可定制性的高质量供电解 决方案，并且具有高可靠性；
2、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以通过直流变换器(如双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器)直接与直流输电网连接，为直流输电向配电的发展提供配电接口，而无需经过交流电网的过渡，减少变换环节，减少设备投资和运行损耗，提高了直流配电系统运行的可靠性；
3、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以通过单向变换器(如单向DC/AC变换器)隔离交流微电网的电压跌落、治理谐波和补偿无功功率，也可以通过双向变换器(如双向DC/AC变换器)满足交流微电网的谐波治理、无功补偿和能量反送需求。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (12)
1.一种柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述系统包括：
至少一交流电源(1)；
至少一电压源换流器(2)，每一电压源换流器(2)的交流侧均与对应的一交流电源(1)相连；
一中压直流母线(3)；
多个控制变换单元(4)，每一控制变换单元(4)的输入端均通过所述中压直流母线(3)与所述每一电压源换流器(2)的直流侧相连，其包括开关(41)和电平变换器(42)；其中，所述开关(41)的一端与所述中压直流母线(3)相连，另一端与所述电平变换器(42)的输入端相连；所述电平变换器(42)为双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器之其中任一；以及
多个电气单元(5)，每一电气单元(5)均与对应的一控制变换单元(4)中的电平变换器(42)的输出端相连。
2.如权利要求1所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，当所述电平变换器(42)为所述双向DC/AC变换器时，所述电气单元(5)为双向交流负荷，则所述双向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元(4)内的开关(41)相连，交流侧与所述双向交流负荷相连。
3.如权利要求2所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述双向交流负荷为独立的交流负载、独立的交流电源、第一交流微电网之其中任一；其中，所述第一交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的交流微电网。
4.如权利要求1所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，当所述电平变换器(42)为所述单向DC/AC变换器时，所述电气单元(5)为单向交流负荷，则所述单向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元(4)内的开关(41)相连，交流侧与所述单向交流负荷相连。
5.如权利要求4所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述单向交流负荷为独立的交流负载、第二交流微电网之其中任一；其中，所述第二交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的交流微电网。
6.如权利要求1所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，当所述电平变换器(42)为所述双向DC/DC变换器时，所述电气单元(5)为双向直流负荷，则所述双向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元(4)内的开关(41)相连，低压直流侧与所述双向直流负荷相连。
7.如权利要求6所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述双向直流负荷为独立的直流负载、独立的直流电源、第一直流微电网之其中任一；其中，所述第一直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的直流微电网。
8.如权利要求6所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述双向DC/DC变换器包括多个相同的DAB子模块，且每一DAB子模块均包括第一全桥变压器、第二全桥变压器、第一直流滤波电容(C1)、第二直流滤波电容(C2)及高频隔离变压器(T)；其中，
所述第一全桥变压器包括第一开关(S11)、第二开关(S12)、第三开关(S13)、第四开关(S14)、第一二极管(D11)、第二二极管(D12)、第三二极管(D13)、第四二极管(D14)；其中，所述第一开关(S11)与所述第一二极管(D11)反向相并联形成第一支路，所述第二开关(S12)与所述第二二极管(D12)反向相并联形成第二支路，所述第三开关(S13)与所述第三二极管(D13)反向相并联形成第三支路，所述第四开关(S14)与所述第四二极管(D14)反向相并联形成第四支路；将所述第一支路与所述第二支路串联成第一回路，所述第三支路与所述第四支路串联成第二回路后，并将所述第一回路、第二回路及第一直流滤波电容(C1)相并联，且设置所述第一直流滤波电容(C1)的正极与所述第一二极管(D11)及第三二极管(D13)的负极相连，负极与所述第二二极管(D12)及第四二极管(D14)的正极相连；设置所述第一二极管(D11)的正极与所述高频隔离变压器(T)的初级线圈的一端相连，第三二极管(D13) 的正极与所述高频隔离变压器(T)的初级线圈的另一端相连；
所述第二全桥变压器包括第五开关(Q11)、第六开关(Q12)、第七开关(Q13)、第八开关(Q14)、第五二极管(D15)、第六二极管(D16)、第七二极管(D17)、第八二极管(D18)；其中，所述第五开关(Q11)与所述第五二极管(D15)反向相并联形成第五支路，所述第六开关(Q12)与所述第六二极管(D16)反向相并联形成第六支路，第七开关(Q13)与所述第七二极管(D17)反向相并联形成第七支路，所述第八开关(Q14)与所述第八二极管(D18)反向相并联形成第八支路；将所述第五支路与所述第六支路串联成第三回路，所述第七支路与所述第八支路串联成第四回路后，并将所述第三回路、第四回路及第二直流滤波电容(C2)相并联，且设置所述第二直流滤波电容(C2)的正极与所述第五二极管(D15)及第七二极管(D17)的负极相连，负极与所述第六二极管(D16)及第八二极管(D18)的正极相连；设置所述第五二极管(D15)的正极与所述高频隔离变压器(T)的次级线圈的一端相连，第七二极管(D17)的正极与所述高频隔离变压器(T)的次级线圈的另一端相连。
9.如权利要求1所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，当所述电平变换器(42)为所述单向DC/DC变换器时，所述电气单元(5)为单向直流负荷，则所述单向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元(4)内的开关(41)相连，低压直流侧与所述单向直流负荷相连。
10.如权利要求9所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述单向直流负荷为独立的直流负载、第二直流微电网之其中任一；其中，所述第二直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的直流微电网。
11.如权利要求1所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，所述电压源换流器(2)包括多个相同的桥臂，且每一桥臂均包括相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂及所述下桥臂均由一桥臂电抗(Lc)和多个子模块(SM)串联形成；其中，所述每一桥臂均相并联连接后形成为所述电压源换流器(2)的直流侧，所述每一桥臂的上桥臂与下桥臂之间的汇接点相串联连接后形成为所述电压源换流器(2)的交流侧。
12.如权利要求11所述的柔性中压直流配电系统，其特征在于，每一子模块(SM)均包括第九开关(S1)、第十开关(S2)、第九二极管(D1)、第十二极管(D2)及第三直流电容(C3)；其中，所述第九开关(S1)与所述第九二极管(D1)反向相并联形成第九支路，所述第十开关(S2)与所述第十二极管(D2)反向相并联形成第十支路，将所述第九支路、第十支路及第三直流电容(C3)相串联成回路，且设置所述第三直流电容(C3)的正极与所述第九二极管(D1)的负极相连，负极与所述第十二极管(D2)的正极相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420762733.4U CN204391761U (zh) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | 一种柔性中压直流配电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420762733.4U CN204391761U (zh) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | 一种柔性中压直流配电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204391761U true CN204391761U (zh) | 2015-06-10 |
Family
ID=53364448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420762733.4U Active CN204391761U (zh) | 2014-12-08 | 2014-12-08 | 一种柔性中压直流配电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204391761U (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105720608A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-06-29 | 湖北文理学院 | 一种柔性配电站 |
| CN106099966A (zh) * | 2016-08-21 | 2016-11-09 | 赵东旭 | 一种分布式电网调峰配电系统 |
| CN106451409A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-02-22 | 合肥工业大学 | 一种直流住宅微电网系统及电压补偿控制方法 |
| CN106532890A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-03-22 | 中国西电电气股份有限公司 | 一种地面储能型车载超级电容充电装置 |
| CN106875288A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-06-20 | 深圳供电局有限公司 | 一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法及相应的系统 |
| CN107425516A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-01 | 贵州电网有限责任公司 | 一种节能直流配电网系统 |
| CN106130053B (zh) * | 2016-08-27 | 2018-07-24 | 广东东南输变电工程有限公司 | 一种分布式电网调峰配电方法 |
| CN108347055A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-07-31 | 宁夏银利电气股份有限公司 | 一种并网滤波电感器参数评测电路及其控制方法 |
| CN108767840A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-06 | 深圳供电局有限公司 | 一种供用电设备行为管理系统及方法 |
| US10819112B1 (en) | 2019-03-27 | 2020-10-27 | Abb Schweiz Ag | Feeder line fault response using direct current interconnection system |
| US10971934B2 (en) | 2018-12-31 | 2021-04-06 | Abb Schweiz Ag | Distribution networks with flexible direct current interconnection system |
| US11031773B2 (en) | 2019-03-27 | 2021-06-08 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Transformer isolation response using direct current link |
| CN113098295A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种交交变换器 |
| CN113193585A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-30 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 一种背靠背系统及模块化柔性互联系统 |
| CN113300349A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-24 | 湖南铁道职业技术学院 | 一种地铁牵引供电方法及系统 |
| US11121543B2 (en) | 2018-12-31 | 2021-09-14 | Abb Schweiz Ag | Fault mitigation in medium voltage distribution networks |
| WO2021217291A1 (en) | 2020-04-26 | 2021-11-04 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Power supply and distribution system |
| CN114507864A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-17 | 清华大学 | 一种基于直流供能系统的电解水制氢系统及方法 |
-
2014
- 2014-12-08 CN CN201420762733.4U patent/CN204391761U/zh active Active
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105720608A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-06-29 | 湖北文理学院 | 一种柔性配电站 |
| CN105720608B (zh) * | 2016-04-27 | 2018-07-03 | 湖北文理学院 | 一种柔性配电站 |
| CN106099966B (zh) * | 2016-08-21 | 2019-03-01 | 广东兴达利建设工程有限公司 | 一种分布式电网调峰配电系统 |
| CN106099966A (zh) * | 2016-08-21 | 2016-11-09 | 赵东旭 | 一种分布式电网调峰配电系统 |
| CN106130053B (zh) * | 2016-08-27 | 2018-07-24 | 广东东南输变电工程有限公司 | 一种分布式电网调峰配电方法 |
| CN106875288A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-06-20 | 深圳供电局有限公司 | 一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法及相应的系统 |
| CN106451409A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-02-22 | 合肥工业大学 | 一种直流住宅微电网系统及电压补偿控制方法 |
| CN106451409B (zh) * | 2016-12-16 | 2019-04-23 | 合肥工业大学 | 一种直流住宅微电网系统及电压补偿控制方法 |
| CN106532890A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-03-22 | 中国西电电气股份有限公司 | 一种地面储能型车载超级电容充电装置 |
| CN107425516A (zh) * | 2017-09-11 | 2017-12-01 | 贵州电网有限责任公司 | 一种节能直流配电网系统 |
| CN107425516B (zh) * | 2017-09-11 | 2023-11-28 | 贵州电网有限责任公司 | 一种节能直流配电网系统 |
| CN108347055A (zh) * | 2018-04-09 | 2018-07-31 | 宁夏银利电气股份有限公司 | 一种并网滤波电感器参数评测电路及其控制方法 |
| CN108347055B (zh) * | 2018-04-09 | 2023-06-27 | 宁夏银利电气股份有限公司 | 一种并网滤波电感器参数评测电路及其控制方法 |
| CN108767840A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-06 | 深圳供电局有限公司 | 一种供用电设备行为管理系统及方法 |
| US11121543B2 (en) | 2018-12-31 | 2021-09-14 | Abb Schweiz Ag | Fault mitigation in medium voltage distribution networks |
| US10971934B2 (en) | 2018-12-31 | 2021-04-06 | Abb Schweiz Ag | Distribution networks with flexible direct current interconnection system |
| US11031773B2 (en) | 2019-03-27 | 2021-06-08 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Transformer isolation response using direct current link |
| US10819112B1 (en) | 2019-03-27 | 2020-10-27 | Abb Schweiz Ag | Feeder line fault response using direct current interconnection system |
| WO2021217291A1 (en) | 2020-04-26 | 2021-11-04 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Power supply and distribution system |
| EP4128477A4 (en) * | 2020-04-26 | 2023-05-03 | Huawei Technologies Co., Ltd. | POWER SUPPLY AND DISTRIBUTION SYSTEM |
| CN113098295A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种交交变换器 |
| CN113193585A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-30 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 一种背靠背系统及模块化柔性互联系统 |
| CN113300349A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-08-24 | 湖南铁道职业技术学院 | 一种地铁牵引供电方法及系统 |
| CN114507864A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-17 | 清华大学 | 一种基于直流供能系统的电解水制氢系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204391761U (zh) | 一种柔性中压直流配电系统 | |
| CN101572495B (zh) | 多功能电力电子变压器 | |
| CN201369679Y (zh) | 电力线路用电子变压器 | |
| CN204013248U (zh) | 一种基于llc谐振变换器的电力电子变压器 | |
| CN106972505A (zh) | 统一电能质量治理的混合型电力电子变压器及其控制方法 | |
| CN104682430A (zh) | 一种应用于能源互联网的能源路由器装置 | |
| CN101860228A (zh) | 高压配电用电力电子变压器 | |
| CN107910892A (zh) | 一种应用于智能型分布式能源网络的能源路由器装置 | |
| CN108847680A (zh) | 一种基于柔性环网装置的交直流混合配电网分层控制方法 | |
| CN204361913U (zh) | 一种配电用电力电子变压器 | |
| CN105811453A (zh) | 一种分布式能源智能接入系统及其接入方法 | |
| CN107370391A (zh) | 面向中高压智能配电网的桥臂复用电力电子变压器 | |
| CN103066587A (zh) | 一种模块化多电平柔性直流系统的优化配置方法 | |
| CN107370392A (zh) | 面向中高压智能配电网的电力电子变压器 | |
| CN109980948A (zh) | 一种三相间耦合五端口电力电子变压器 | |
| CN101574935B (zh) | 模块组合型牵引供电网电能质量调节系统 | |
| CN110086355A (zh) | 一种高频控制补偿型可控交流配电变压器 | |
| CN203491898U (zh) | 一种双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器 | |
| CN104578132A (zh) | 一种交直流微电网的电力集能器系统 | |
| CN112653149A (zh) | 一种适用于低压配电网的大功率电能路由器 | |
| CN207010241U (zh) | 一种统一电能质量治理的混合型电力电子变压器 | |
| CN102820666B (zh) | 一种可平衡不对称负载的三相电力电子变压器 | |
| CN109921662A (zh) | 高频隔离型可变拓扑ac-dc变换器的控制方法 | |
| CN205407292U (zh) | 一种分布式能源智能接入系统 | |
| CN207053406U (zh) | 一种串联式中高压电网的电力电子变压器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |