專利名稱：一種低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，溫室氣體排放、傳統(tǒng)能源日趨枯竭等能源與環(huán)境問題日益突出。為了應(yīng)對(duì)這一系列問題，大量的分布式電源被弓I入大電網(wǎng),微電網(wǎng)的概念隨之被提出。微電網(wǎng)是將分布式電源、各種負(fù)荷與儲(chǔ)能裝置等集合而成的可控單元，可以利用各種分布式電源的不同特性，通過多種分布式電源及儲(chǔ)能裝置的有效配置，提高供電的靈活性以及可靠性，實(shí)現(xiàn)各種分布式電源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。目前國(guó)內(nèi)外研究的微電網(wǎng)多為交流網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于每個(gè)分布式電源的控制要求較高，而且需要多臺(tái)逆變器，造成了電力電子器件的極大浪費(fèi)。為了降低對(duì)控制的要求，同時(shí)最大限度地利用分布式能源、節(jié)約電力電子器件，直流微電網(wǎng)的研究具有十分重要的意義。如何確保直流微電網(wǎng)在配電應(yīng)用中的可靠性與高質(zhì)量，是目前微電網(wǎng)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。因此，迫切需要研究一種可應(yīng)用于高質(zhì)量配電的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種既能夠在大電網(wǎng)接入時(shí)并網(wǎng)配電、又能夠在大電網(wǎng)退出時(shí)離網(wǎng)配電、且同時(shí)滿足配電可靠性與高質(zhì)量的低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案一種低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括分布式電源、儲(chǔ)能電源、變換器、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器、用電負(fù)載、能量管理系統(tǒng)，分布式電源通過變換器與直流母線相連，儲(chǔ)能電源通過變換器與直流母線相連；所述的用電負(fù)載包括連接有DC/DC轉(zhuǎn)換器的直流負(fù)載、連接有單相DC/AC轉(zhuǎn)換器的單相工頻交流負(fù)載、和連接有三相DC/AC轉(zhuǎn)換器的三相交流負(fù)載，直流負(fù)載、單相工頻交流負(fù)載均通過各自的DC/DC轉(zhuǎn)換器或單相DC/AC轉(zhuǎn)換器分別與一刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器相連，刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器連接直流配電線路，三相交流負(fù)載則通過三相DC/AC轉(zhuǎn)換器與直流配電線路相連；能量管理系統(tǒng)用來對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能電源、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行管理控制。上述直流母線與直流配電線路之間連有電壓平衡器。上述分布式電源為風(fēng)力發(fā)電裝置和光伏發(fā)電裝置，所述的儲(chǔ)能電源為超級(jí)電容和蓄電池組，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置通過一 AC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線連接，所述的光伏發(fā)電裝置、超級(jí)電容、蓄電池組分別通過一 DC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線連接。本實(shí)用新型的低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的基本運(yùn)行方式為當(dāng)大電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，主要由分布式電源供電，大電網(wǎng)可補(bǔ)充分布式電源供電與實(shí)際用電負(fù)載需求之間的差額，如果電能有富余，則通過DC/DC轉(zhuǎn)換器，由直流母線對(duì)儲(chǔ)能電源進(jìn)行充電；當(dāng)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，仍主要由分布式電源對(duì)用電負(fù)載供電，而儲(chǔ)能電源可補(bǔ)充分布式電源與實(shí)際用電負(fù)載需求之間的差額。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I、直流配電線路采用低壓雙極型線路，降低了直流母線對(duì)地電壓，同時(shí)用電負(fù)載可以選擇375V，-375V或750V電平；2、用電負(fù)載均通過各自相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器或DC/AC轉(zhuǎn)換器與直流配電線路相連，在一個(gè)負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)可以不影響其他負(fù)載的正常工作，有助于系統(tǒng)的高質(zhì)量供電；3、直流負(fù)載、單相工頻交流負(fù)載分別通過一個(gè)刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器與直流配電線路相連，刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器在能量管理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下，可以在直流配電線路出現(xiàn)單相故障時(shí)自動(dòng)切換到無故障的兩相線路上，從而大大提高配電的可靠性；此外，轉(zhuǎn)換開關(guān)器還具有在系統(tǒng)供電嚴(yán)重不足等極端情形下的選擇切負(fù)載作用。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明參見圖1，本實(shí)施例的低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)具體為一個(gè)用來與大電網(wǎng)相連的AC/DC轉(zhuǎn)換器，一個(gè)光伏發(fā)電裝置通過相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線相連，一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置通過相應(yīng)的AC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線相連，一個(gè)超級(jí)電容通過相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線相連接，一個(gè)蓄電池組通過相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線相連，上述直流母線的電壓為750V ;—條±375V低壓雙極型直流配電線路，低壓雙極型直流配電線路和直流母線間連有一個(gè)電壓平衡器；一組用電負(fù)載，包括連接有DC/DC轉(zhuǎn)換器的220V/110V直流負(fù)載、連接有DC/DC轉(zhuǎn)換器的土 12V/5V直流負(fù)載、連接有單相DC/AC轉(zhuǎn)換器的單相工頻交流負(fù)載和連接有三相DC/AC轉(zhuǎn)換器的三相交流負(fù)載，上述直流負(fù)載和單相工頻交流負(fù)載通過各自相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器或單相DC/AC轉(zhuǎn)換器分別連接一刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器，刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器與直流配電線路相連，而交流負(fù)載則通過其相應(yīng)的三相DC/AC轉(zhuǎn)換器與直流配電線路直接相連；一個(gè)能量管理系統(tǒng)，與光伏發(fā)電裝置相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電裝置相應(yīng)的AC/DC轉(zhuǎn)換器、超級(jí)電容和蓄電池組相應(yīng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器、大電網(wǎng)相應(yīng)的AC/DC轉(zhuǎn)換器、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器均相連，能量管理系統(tǒng)可以對(duì)各分布式電源、儲(chǔ)能電源、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器及大電網(wǎng)電源進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。本具體實(shí)施中的刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器即為刀閘開關(guān)。 在本實(shí)施例中，蓄電池組和超級(jí)電容在微電網(wǎng)和大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可以從750V直流母線處獲得充電，儲(chǔ)備能量；當(dāng)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，蓄電池組和超級(jí)電容相配合向750V直流母線供電，作為分布式電源在光照不足、風(fēng)力不足等供電不足情形下的負(fù)載電能補(bǔ)充。超級(jí)電容可以實(shí)現(xiàn)快速充放電，蓄電池組能實(shí)現(xiàn)高能量存儲(chǔ)，將超級(jí)電容和蓄電池組結(jié)合起來，可以更好地實(shí)現(xiàn)功能。另外，本實(shí)施例中所使用的電壓平衡器使得系統(tǒng)具有更優(yōu)的穩(wěn)定性。圖2為本實(shí)用新型中刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器的示意圖，如圖所示，直流負(fù)載和單相工頻交流負(fù)載分別通過各自相應(yīng)的變換器連接一個(gè)刀閘開關(guān)，上述用電負(fù)載可以通過各自對(duì)應(yīng)的刀閘開關(guān)選擇與直流配電線路連通還是切斷，也可以通過刀閘開關(guān)對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行切斷。能量管理系統(tǒng)可以對(duì)±375V直流配電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)無故障時(shí)，由直流配電線路的+375V相、接地相或-375V相、接地相或+375V相、-375V相這三組兩相線路對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行供電，一旦監(jiān)測(cè)出單相故障，可通過刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電線路的切換，改由無故障的兩相線路對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行供電；此外，刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器還可以在系統(tǒng)供電嚴(yán)重不 足等極端情況下，選擇對(duì)用電負(fù)載進(jìn)行切斷。
權(quán)利要求1.一種低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括 分布式電源、儲(chǔ)能電源、變換器、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器、用電負(fù)載、能量管理系統(tǒng)，分布式電源通過變換器與直流母線相連，儲(chǔ)能電源通過變換器與直流母線相連；所述的用電負(fù)載包括連接有DC/DC轉(zhuǎn)換器的直流負(fù)載、連接有單相DC/AC轉(zhuǎn)換器的單相工頻交流負(fù)載、連接有三相DC/AC轉(zhuǎn)換器的三相交流負(fù)載，直流負(fù)載、單相工頻交流負(fù)載均通過各自的DC/DC轉(zhuǎn)換器或單相DC/AC轉(zhuǎn)換器分別與一刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器相連，刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器連接直流配電線路，三相交流負(fù)載則通過三相DC/AC轉(zhuǎn)換器與直流配電線路相連；能量管理系統(tǒng)用來對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能電源、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行管理控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于 所述的直流母線與直流配電線路之間連有電壓平衡器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于 所述的分布式電源為風(fēng)力發(fā)電裝置和光伏發(fā)電裝置，所述的儲(chǔ)能電源為超級(jí)電容和蓄電池組，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置通過一 AC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線連接，所述的光伏發(fā)電裝置、超級(jí)電容、蓄電池組分別通過一 DC/DC轉(zhuǎn)換器與直流母線連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種低壓雙極型直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括分布式電源、儲(chǔ)能電源、變換器、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器、用電負(fù)載、能量管理系統(tǒng)，分布式電源通過變換器與直流母線相連，儲(chǔ)能電源通過變換器與直流母線相連，各用電負(fù)載分別通過一刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器與直流配電線路相連，能量管理系統(tǒng)用來對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能電源、刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行管理控制。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，大電網(wǎng)配合分布式電源供電，富余的電能對(duì)儲(chǔ)能電源充電；離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能電源配合分布式電源供電；刀閘開關(guān)轉(zhuǎn)換器在直流配電線路單相故障時(shí)可切換供電線路，并且可以在極端情形下進(jìn)行選擇切負(fù)載。本系統(tǒng)可以滿足高質(zhì)量配電，具有較高的可靠性。
文檔編號(hào)H02J1/08GK202586340SQ20122022377
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者黃剛, 姚俊濤, 劉暢, 呂偉, 李玉梅, 劉飛, 查曉明 申請(qǐng)人:黃剛