本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，具體涉及一種用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器及配電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，我國的配電交流系統(tǒng)一般都采用三相對稱的供電運(yùn)行方式。然而，實際所供帶的負(fù)荷則含有大量的單相負(fù)荷，且存在三單相負(fù)荷分配不合理的現(xiàn)象，從而致使配電系統(tǒng)出現(xiàn)三相負(fù)荷不對稱運(yùn)行的狀況，由此也會產(chǎn)生一系列的不良影響，例如：降低了三相變壓器的利用率，增加了變壓器和電力線路的功率損耗，造成了三相電壓不平衡影響到設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，為提高供電可靠性，一般的重要用戶都采用了雙電源供電方式。其中，主備電源在切換過程中，為避免沖擊電流，一般均設(shè)定了一定的延時時間，這將對用戶的供電可靠性造成不利的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器及配電系統(tǒng)，不僅可以平衡配電變壓器三相電流，而且還能實現(xiàn)主備電源在切換過程中保持對用戶的不間斷供電。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一方面，作為具有兩條以上儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的通用實例，本發(fā)明提供一種用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器，包括第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元連接于第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器之間，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元由兩條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路首尾相連呈鏈狀結(jié)構(gòu)，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器、第一雙向dc-dc變換器，儲能裝置、第二雙向dc-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，且位于鏈?zhǔn)椎牡谝粏蜗嗳珮騛c-dc變換器、位于鏈尾的第一單相全橋ac-dc變換器的出線端子和第一雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，位于鏈?zhǔn)椎牡诙蜗嗳珮騞c-ac變換器、位于鏈尾的第二單相全橋dc-ac變換器的出線端子和第二雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器的高壓繞組均為一個出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器的輸出端、另一個出線端子接地。

優(yōu)選地，所述位于鏈?zhǔn)椎牡谝粏蜗嗳珮騛c-dc變換器的出線端子和第一雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有第一單相濾波電感。

優(yōu)選地，所述位于鏈?zhǔn)椎牡诙蜗嗳珮騞c-ac變換器的出線端子和第二雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有第二單相濾波電感。

優(yōu)選地，所述儲能裝置為超級電容器、鋰電池或者蓄電池。

優(yōu)選地，所述第一單相全橋ac-dc變換器、第一雙向dc-dc變換器、第二雙向dc-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器均為基于全控開關(guān)器件的功率變換器。

優(yōu)選地，所述全控開關(guān)器件為絕緣柵雙極型功率管igbt、電子注入增強(qiáng)柵晶體管iegt、集成門極換流晶閘管igct、可關(guān)斷晶閘管gto中的一種。

另一方面，作為具有單條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的特例，本發(fā)明還提供一種用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器，包括第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元連接于第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器之間，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元由一條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路構(gòu)成，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器、第一雙向dc-dc變換器，儲能裝置、第二雙向dc-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，且所述第一單相全橋ac-dc變換器的出線端子和第一雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，所述第二單相全橋dc-ac變換器的出線端子和第二雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器的高壓繞組均為一個出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器的輸出端、另一個出線端子接地。

優(yōu)選地，所述第一單相全橋ac-dc變換器的出線端子和第一雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有第一單相濾波電感。

優(yōu)選地，所述第二單相全橋dc-ac變換器的出線端子和第二雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有第二單相濾波電感。

另一方面，本發(fā)明還提供一種配電系統(tǒng)，包括配電變壓器和負(fù)載，所述配電變壓器低壓側(cè)的三相線路與負(fù)載相連，所述配電變壓器低壓側(cè)的三相線路的a相、b相之間以及b相、c相之間均連接有前述用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器。

本發(fā)明用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器具有下述優(yōu)點：

1、本發(fā)明包括第一雙繞組自耦變壓器、第二雙繞組自耦變壓器以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元由兩條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路首尾相連呈鏈狀結(jié)構(gòu)，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器、第一雙向dc-dc變換器，儲能裝置、第二雙向dc-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)第一單相全橋ac-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器的工作狀態(tài)，能夠快速動態(tài)地補(bǔ)償各儲能型功率調(diào)節(jié)器兩個輸出端單相負(fù)荷的無功功率，從而提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)。

2、本發(fā)明的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器、第一雙向dc-dc變換器，儲能裝置、第二雙向dc-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)第一單相全橋ac-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器的工作狀態(tài)，并結(jié)合儲能裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在配電系統(tǒng)主備電源切換時，為重要電力用戶提供快速連續(xù)的不間斷電能支撐。

3、本發(fā)明的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器、第一雙向dc-dc變換器，儲能裝置、第二雙向dc-dc變換器、第二單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，通過控制第一雙向dc-dc變換器、第二雙向dc-dc變換器的工作狀態(tài)，能夠控制儲能裝置的有功功率輸出，從而保證直流母線電壓的穩(wěn)定以及整個儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)器的正常運(yùn)行。

本發(fā)明的配電系統(tǒng)具有下述優(yōu)點：本發(fā)明的配電系統(tǒng)包括配電變壓器和負(fù)載，所述配電變壓器低壓側(cè)的三相線路與負(fù)載相連，所述配電變壓器低壓側(cè)的三相線路的a相、b相之間以及b相、c相之間均連接有本發(fā)明用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器，同樣也具有本發(fā)明用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器的前述優(yōu)點，且能夠?qū)崿F(xiàn)在三相負(fù)荷不對稱時，快速動態(tài)地平衡配電變壓器出口的三相電流，從而提高電網(wǎng)的三相電壓平衡度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：1、儲能型功率調(diào)節(jié)器；11、第一雙繞組自耦變壓器；12、儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元；121、第一單相全橋ac-dc變換器；122、第一雙向dc-dc變換器；123、儲能裝置；124、第二雙向dc-dc變換器；125、第二單相全橋dc-ac變換器；126、第一單相濾波電感；127、第二單相濾波電感；13、第二雙繞組自耦變壓器；2、配電變壓器；3、負(fù)載。

具體實施方式

實施例一：

參見圖1，本實施例用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器包括第一雙繞組自耦變壓器11、第二雙繞組自耦變壓器13以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元12，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元12連接于第一雙繞組自耦變壓器11、第二雙繞組自耦變壓器13之間，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元12由兩條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路首尾相連呈鏈狀結(jié)構(gòu)。

參見圖1，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器121、第一雙向dc-dc變換器122，儲能裝置123、第二雙向dc-dc變換器124、第二單相全橋dc-ac變換器125構(gòu)成，且位于鏈?zhǔn)椎牡谝粏蜗嗳珮騛c-dc變換器121、位于鏈尾的第一單相全橋ac-dc變換器121的出線端子（e和f）和第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子（c和d）相連，位于鏈?zhǔn)椎牡诙蜗嗳珮騞c-ac變換器125、位于鏈尾的第二單相全橋dc-ac變換器125的出線端子（q和r）和第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子（s和t）相連，第一雙繞組自耦變壓器11、第二雙繞組自耦變壓器13的高壓繞組均為一個出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器的輸出端（a和u）、另一個出線端子接地（b和v）。

本實施例用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器能夠起到提高變壓器利用率，動態(tài)補(bǔ)償負(fù)載無功功率，提高配網(wǎng)功率因數(shù)，快速補(bǔ)償負(fù)載有功功率，提高負(fù)載供電可靠性等作用。

需要說明的是，本實施例中以n（n≥3）條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路進(jìn)行示例性說明，毫無疑問，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的數(shù)量也可以根據(jù)需要采用一個或兩個，其原理與本實施例相同，因此其數(shù)量n可以延伸為n≥1。

參見圖1，本實施例中第一單相全橋ac-dc變換器121的直流端口g1～gn分別與對應(yīng)的第一雙向dc-dc變換器122高壓繞組h1～hn相連，第一雙向dc-dc變換器122的低壓繞組i1～in分別與儲能裝置123的一個端口j1～jn相連，儲能裝置123的另一個端口k1～kn分別與第二雙向dc-dc變換器124的低壓繞組l1～ln相連，第二雙向dc-dc變換器124的高壓繞組o1～on分別與對應(yīng)的第二單相全橋dc-ac變換器125的直流端口p1～pn相連。

參見圖1，以第一條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路為例：第一單相全橋ac-dc變換器121交流側(cè)的一個出線端子e和第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子c相連、另一個出線端子則與第二條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的第一單相全橋ac-dc變換器121交流側(cè)的一個出線端子串聯(lián)，最終由第n條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的第一單相全橋ac-dc變換器121交流側(cè)的出線端子f串聯(lián)第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子d；第一單相全橋ac-dc變換器121的直流側(cè)端口g1和第一雙向dc-dc變換器122的高壓繞組h1相連，第一雙向dc-dc變換器122的低壓繞組i1與儲能裝置123的一個端口j1相連，儲能裝置123的另一個端口k1與第二雙向dc-dc變換器124的低壓繞組l1相連，第二雙向dc-dc變換器124的高壓繞組o1與第二單相全橋dc-ac變換器125的直流端口p1相連，第二單相全橋dc-ac變換器125的交流側(cè)的一個出線端子q和第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子s相連、另一個出線端子則和第二條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的第二單相全橋dc-ac變換器125交流側(cè)的一個出線端子串聯(lián)，最終由第n條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的第二單相全橋dc-ac變換器125交流側(cè)的出線端子r連接第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子t。

參見圖1，位于鏈?zhǔn)椎牡谝粏蜗嗳珮騛c-dc變換器121的出線端子e和第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子c之間串聯(lián)有第一單相濾波電感126。

參見圖1，位于鏈?zhǔn)椎牡诙蜗嗳珮騞c-ac變換器125的出線端子q和第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子s之間串聯(lián)有第二單相濾波電感127。

本實施例中，儲能裝置123為超級電容器、鋰電池或者蓄電池。

本實施例中，第一單相全橋ac-dc變換器121、第一雙向dc-dc變換器122、第二雙向dc-dc變換器124、第二單相全橋dc-ac變換器125均為基于全控開關(guān)器件的功率變換器。

本實施例中，全控開關(guān)器件為絕緣柵雙極型功率管igbt、電子注入增強(qiáng)柵晶體管iegt、集成門極換流晶閘管igct、可關(guān)斷晶閘管gto中的一種。

本實施例用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器能夠起到平衡配電變壓器三相電流，提高變壓器利用率，動態(tài)補(bǔ)償負(fù)載無功功率，提高配網(wǎng)功率因數(shù)，快速補(bǔ)償負(fù)載有功功率，提高負(fù)載供電可靠性等作用

如圖1所示，本實施例的配電系統(tǒng)包括配電變壓器2和負(fù)載3，配電變壓器2低壓側(cè)的三相線路與負(fù)載3相連，配電變壓器2低壓側(cè)的三相線路的a相、b相之間以及b相、c相之間均連接有本實施例用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器1。通過控制a相側(cè)的第一單相全橋ac-dc變換器121的工作狀態(tài)、b相側(cè)的第二單相全橋ac-dc變換器125的工作狀態(tài)、b相側(cè)的第一單相全橋ac-dc變換器121的工作狀態(tài)、c相側(cè)的第二單相全橋ac-dc變換器125的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在三相負(fù)荷不對稱時，快速動態(tài)地平衡配電變壓器出口的三相電流，從而提高電網(wǎng)的三相電壓平衡度，能夠起到提高變壓器利用率，動態(tài)補(bǔ)償負(fù)載無功功率，提高配網(wǎng)功率因數(shù)，快速補(bǔ)償負(fù)載有功功率，提高負(fù)載供電可靠性等作用。

參見圖1，本實施例中a相、b相之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器1#1，b相、c相之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器1#2，儲能型功率調(diào)節(jié)器1#1和儲能型功率調(diào)節(jié)器1#2結(jié)構(gòu)完全相同，故由于篇幅限制，圖1中已省略儲能型功率調(diào)節(jié)器1#2的結(jié)構(gòu)。

實施例二：

本實施例與實施例一基本相同，其主要不同點為儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路的數(shù)量不同。

如圖2所示，本實施例用于配電系統(tǒng)的儲能型功率調(diào)節(jié)器，包括第一雙繞組自耦變壓器11、第二雙繞組自耦變壓器13以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元12，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元12連接于第一雙繞組自耦變壓器11、第二雙繞組自耦變壓器13之間，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元12由一條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路構(gòu)成，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的第一單相全橋ac-dc變換器121、第一雙向dc-dc變換器122，儲能裝置123、第二雙向dc-dc變換器124、第二單相全橋dc-ac變換器125構(gòu)成，且第一單相全橋ac-dc變換器121的出線端子和第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，第二單相全橋dc-ac變換器125的出線端子和第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，第一雙繞組自耦變壓器11、第二雙繞組自耦變壓器13的高壓繞組均為一個出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器的輸出端、另一個出線端子接地。

參見圖2，第一單相全橋ac-dc變換器121交流側(cè)的一個出線端子e和第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子c相連、另一個出線端子f串聯(lián)第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子d；第一單相全橋ac-dc變換器121的直流側(cè)端口g1和第一雙向dc-dc變換器122的高壓繞組h1相連，第一雙向dc-dc變換器122的低壓繞組i1與儲能裝置123的一個端口j1相連，儲能裝置123的另一個端口k1與第二雙向dc-dc變換器124的低壓繞組l1相連，第二雙向dc-dc變換器124的高壓繞組o1與第二單相全橋dc-ac變換器125的直流端口p1相連，第二單相全橋dc-ac變換器125的交流側(cè)的一個出線端子q和第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子s相連、另一個出線端子r連接第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子t。

本實施例中，第一單相全橋ac-dc變換器121的出線端子和第一雙繞組自耦變壓器11的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有第一單相濾波電感126。

本實施例中，第二單相全橋dc-ac變換器125的出線端子和第二雙繞組自耦變壓器13的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有第二單相濾波電感127。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。