CN212462804U - 一种基于能量路由器的配电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于能量路由器的配电系统。所述配电系统包括：直流母线、市电网、微电网、低压配电网和能量路由器；所述市电网、所述能量路由器和所述微电网依次串联；所述直流母线通过所述能量路由器分别与所述微电网和所述市电网连接；所述低压配电网通过能量路由器与所述微电网连接；所述能量路由器用于控制所述直流母线、所述市电网、所述微电网以及所述低压配电网中能量的流动。本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统，提高配电系统的可靠性，降低运行损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及供电系统领域，特别是涉及一种基于能量路由器的配电系统。
背景技术
交流电能已经难以满足当今社会可持续发展及用户对电能形态的要求。交直流混合供电是未来电网的主要形态，其主要原因在于：利用直流环节将不同区域的异步电网连接起来，取代原有的交流互联模式，将有效降低交流电网的短路电流水平，减少故障引起的大面积停电风险。传统的交流配电网难以消纳大容量的分布式能源，而采用直接接入直流电网形式，一方面可有效减少接入设备的损耗，另一方面也可有效减少分布式电源间歇性波动性对对原有电网的干扰。传统配电网采用闭环接线单辐射运行的模式，难以保证供电质量及供电可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于能量路由器的配电系统，提高配电系统的可靠性，降低运行损耗。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种基于能量路由器的配电系统，包括：直流母线、市电网、微电网、低压配电网和能量路由器；
所述市电网、所述能量路由器和所述微电网依次串联；所述直流母线通过所述能量路由器分别与所述微电网和所述市电网连接；所述低压配电网通过能量路由器与所述微电网连接；
所述能量路由器用于控制所述直流母线、所述市电网、所述微电网以及所述低压配电网中能量的流动。
可选的，所述能量路由器包括多个能量路由器模块和功率均衡控制器；
每个所述能量路由器模块的输入端均与所述市电网连接，每个所述能量路由器模块的输出端均与所述微电网连接；相邻两个所述能量路由器模块相互连接；
所述功率均衡控制器与每个所述能量路由器模块连接，所述功率均衡控制器用于均衡多个所述能量路由器模块之间的功率。
可选的，所述能量路由器模块包括原边整流子模块、高频隔离变压器和副边整流子模块；
所述原边整流子模块、所述高频隔离变压器和所述副边整流子模块依次串联；所述原边整流子模块和所述副边整流子模块结构相同，且关于所述高频隔离变压器成对称结构。
可选的，所述原边整流子模块包括三相桥式整流单元、旁路单元、直流滤波单元、潮流控制单元和单相H桥功率单元；
所述三相桥式整流单元的输入端与所述市电网连接，所述三相桥式整流单元的输出端分别与所述旁路单元的输入端和所述直流滤波单元的输入端连接；所述旁路单元的输出端和所述直流滤波单元的输出端均与所述潮流控制单元的输入端连接，所述潮流控制单元的输出端与所述单相H桥功率单元的输入端连接，所述单相H桥功率单元的输出端与所述高频隔离变压器连接。
可选的，所述旁路单元包括旁路开关。
可选的，还包括：分布式电源和交换器；
所述分布式电源通过交换器、所述直流母线与所述能量路由器连接。
可选的，所述分布式电源包括：屋顶光伏组件和磷酸铁锂电池。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统，能量路由器取代部分原有的联络开关，将极大提高配电网的可控性能，提高设备的利用效率，提高配电网的供电可靠性和电能质量。本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统具有简单、可靠性和安全性高、效率高、维护简便、运行成本低等特性。
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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统结构示意图；
图2为本实用新型所提供的能量路由器模块拓扑结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种基于能量路由器的配电系统，提高配电系统的可靠性，降低运行损耗。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统结构示意图，如图1所示，本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统，包括：直流母线3、市电网1、微电网2、低压配电网和能量路由器4。
所述市电网1、所述能量路由器4和所述微电网2依次串联；所述直流母线3通过所述能量路由器4分别与所述微电网2和所述市电网1连接；所述低压配电网通过能量路由器4与所述微电网2连接。即通过上述连接形成低压交直流互联的混合供电系统。
所述能量路由器4用于控制所述直流母线3、所述市电网1、所述微电网2以及所述低压配电网中能量的流动。
所述能量路由器4包括多个能量路由器模块41和功率均衡控制器。
每个所述能量路由器模块41的输入端均与所述市电网1连接，每个所述能量路由器模块41的输出端均与所述微电网2连接；相邻两个所述能量路由器模块41相互连接；所述能量路由器4采用模块化输入并联输出并联(input-parallel-output-parallel，IPOP)互联结构。
所述功率均衡控制器与每个所述能量路由器模块41连接，所述功率均衡控制器用于均衡多个所述能量路由器模块41之间的功率。即通过功率均衡控制器实现各所述能量路由器模块41模块的功率均衡，极大提高配电网的可控性能。
所述能量路由器模块41包括原边整流子模块、高频隔离变压器和副边整流子模块，如图2所示。
所述原边整流子模块、所述高频隔离变压器和所述副边整流子模块依次串联；所述原边整流子模块和所述副边整流子模块结构相同，且关于所述高频隔离变压器成对称结构。
所述原边整流子模块和所述副边整流子模块采用通过隔离变压器互联实现电气隔离提高电能质量，并具有潮流可控性，会通过实时的调节直流母线3上的功率，维持直流母线3电压稳定，也可有效减少分布式电源5 间歇性波动性对原有电网的干扰。
所述原边整流子模块包括三相桥式整流单元、旁路单元、直流滤波单元、潮流控制单元和单相H桥功率单元。
所述三相桥式整流单元的输入端与所述市电网1连接，所述三相桥式整流单元的输出端分别与所述旁路单元的输入端和所述直流滤波单元的输入端连接；所述旁路单元的输出端和所述直流滤波单元的输出端均与所述潮流控制单元的输入端连接，所述潮流控制单元的输出端与所述单相H 桥功率单元的输入端连接，所述单相H桥功率单元的输出端与所述高频隔离变压器连接。
三相桥式整流单元可实现市电AC/DC变换；直流滤波单元可实现对谐波过滤提高电能质量；旁路单元和旁路单元配合动作在模块运行故障或检修时，可由旁路单元切出不影响系统运行；潮流控制单元可实现改善潮流功率；单相H桥功率单元实现DC/AC变换。
所述高频隔离变压器为单相，单相高频隔离变压器相比三相高频隔离变压器具有占地空间小经济性高等优势。
所述旁路单元包括旁路开关。当能量路由器模块41故障停运或者检修时，通过控制能量路由器模块41与市电网1及其旁路开关，实现不停电运行，提高设备的利用效率，提高配电网的供电可靠性和电能质量。
为了实现大容量的分布式电源5的直接接入，本实用新型所提供的一种基于能量路由器的配电系统还包括：分布式电源5和交换器。所述分布式电源5包括：屋顶光伏组件和磷酸铁锂电池。
所述分布式电源5通过交换器、所述直流母线3与所述能量路由器4 连接。分布式电源5与能量路由器4连接，有效减少接入设备的损耗。
进而，电动汽车充电负荷、储能装置、高速机车拖动、变频电机等类型的负荷，此类型负荷直接接入直流电网，将减少一级电能变换，降低运行损耗。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (7)
1.一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，包括：直流母线、市电网、微电网、低压配电网和能量路由器；
所述市电网、所述能量路由器和所述微电网依次串联；所述直流母线通过所述能量路由器分别与所述微电网和所述市电网连接；所述低压配电网通过能量路由器与所述微电网连接；
所述能量路由器用于控制所述直流母线、所述市电网、所述微电网以及所述低压配电网中能量的流动。
2.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，所述能量路由器包括多个能量路由器模块和功率均衡控制器；
每个所述能量路由器模块的输入端均与所述市电网连接，每个所述能量路由器模块的输出端均与所述微电网连接；相邻两个所述能量路由器模块相互连接；
所述功率均衡控制器与每个所述能量路由器模块连接，所述功率均衡控制器用于均衡多个所述能量路由器模块之间的功率。
3.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，所述能量路由器模块包括原边整流子模块、高频隔离变压器和副边整流子模块；
所述原边整流子模块、所述高频隔离变压器和所述副边整流子模块依次串联；所述原边整流子模块和所述副边整流子模块结构相同，且关于所述高频隔离变压器成对称结构。
4.根据权利要求3所述的一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，所述原边整流子模块包括三相桥式整流单元、旁路单元、直流滤波单元、潮流控制单元和单相H桥功率单元；
所述三相桥式整流单元的输入端与所述市电网连接，所述三相桥式整流单元的输出端分别与所述旁路单元的输入端和所述直流滤波单元的输入端连接；所述旁路单元的输出端和所述直流滤波单元的输出端均与所述潮流控制单元的输入端连接，所述潮流控制单元的输出端与所述单相H桥功率单元的输入端连接，所述单相H桥功率单元的输出端与所述高频隔离变压器连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，所述旁路单元包括旁路开关。
6.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，还包括：分布式电源和交换器；
所述分布式电源通过交换器、所述直流母线与所述能量路由器连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于能量路由器的配电系统，其特征在于，所述分布式电源包括：屋顶光伏组件和磷酸铁锂电池。
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