基于分布式發(fā)電系統(tǒng)的三元換流系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子及家用電器領域，具體而言，涉及一種基于分布式發(fā)電系統(tǒng) 的三元換流系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著可再生能源開發(fā)利用的熱潮，光伏發(fā)電等可再生能源并網(wǎng)技術(shù)得到的迅速的 發(fā)展和應用。目前廣泛應用于光伏能源回饋電網(wǎng)系統(tǒng)的方案是：首先將太陽能轉(zhuǎn)化為電能， 然后將電能通過DC/DC換流器轉(zhuǎn)換為滿足DC/AC換流器進行脈寬調(diào)制或空間矢量脈寬調(diào)制 的直流電壓，最后通過DC/AC換流器將光伏能源回饋給交流電網(wǎng)。負載用電則是光伏能源 匯入電網(wǎng)系統(tǒng)后，由電網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一進行調(diào)度提供。
[0003] 根據(jù)負載取電點的不同，近年來準直流并網(wǎng)技術(shù)也得到較快發(fā)展，如三洋、美的等 品牌的并網(wǎng)方案。準直流并網(wǎng)技術(shù)其能量回饋電網(wǎng)方式與傳統(tǒng)交流并網(wǎng)回饋方案相同，其 區(qū)別僅在于負載用電直接從DC/DC換流器后的直流電處取電，然后通過其他換流措施進行 負載控制。
[0004] 在交流并網(wǎng)系統(tǒng)中或準直流并網(wǎng)系統(tǒng)中，最主要的環(huán)節(jié)就是逆變器（DC/AC換流 器)，其采用的是SPWM逆變技術(shù)或SVPWM逆變技術(shù)。在理論與實踐中，該方案能夠滿足光伏 能源回饋電網(wǎng)系統(tǒng)的要求，并且保證電網(wǎng)的穩(wěn)定及能量的雙向流動，但由于該方案電路復 雜，控制繁瑣，并且通過兩級或以上的高頻開關轉(zhuǎn)換，導致較大的能量損耗，降低了并網(wǎng)逆 變裝置的效率。
[0005] 全直流并網(wǎng)技術(shù)則是將光伏組件輸出的直流電直接并入變頻器的直流母線，進行 負載的驅(qū)動控制及電網(wǎng)回饋，同時利用新型的潮流預測控制技術(shù)及柔性直流輸配電技術(shù)實 現(xiàn)直流電能的雙向流動。
[0006] 但上述全直流并網(wǎng)技術(shù)的實現(xiàn)，很難控制直流能量的雙向流動換相；而且，換流站 需要接入具有足夠短路容量的有源交流電網(wǎng)來實現(xiàn)；另外，換流站需要吸收大量的無功功 率，需要較大容量的濾波和無功補償裝置；潮流反向困難，不利于構(gòu)建靈活的多端直流系 統(tǒng)。
[0007] 目前針對相關技術(shù)的全直流并網(wǎng)技術(shù)無法實現(xiàn)多端直流系統(tǒng)的靈活控制的問題， 目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對相關技術(shù)的全直流并網(wǎng)技術(shù)無法實現(xiàn)多端直流系統(tǒng)的靈活控制的問題，目前 尚未提出有效的解決方案，為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于分布式發(fā)電系統(tǒng)的 三元換流系統(tǒng)，以解決上述問題。
[0009] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于分布式發(fā)電系統(tǒng)的 三元換流系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：分布式發(fā)電系統(tǒng)、負載系統(tǒng)、電網(wǎng)系統(tǒng)、分別與分布式發(fā)電系 統(tǒng)、負載系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)連接的換流裝置和控制器；換流裝置包括：逆變裝置和整流逆變 裝置，逆變裝置通過第一組直流母線與整流逆變裝置連接；分布式發(fā)電系統(tǒng)通過第二組直 流母線與換流裝置連接，且第一組直流母線與第二組直流母線并聯(lián)連接；其中，控制器控制 分布式發(fā)電系統(tǒng)、負載系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)各自與換流裝置的連接狀態(tài)，連接狀態(tài)包括連通或 關斷。
[0010] 通過本發(fā)明，采用分布式發(fā)電系統(tǒng)、負載系統(tǒng)、電網(wǎng)系統(tǒng)、分別與分布式發(fā)電系統(tǒng)、 負載系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)連接的換流裝置和控制器；換流裝置包括：逆變裝置和整流逆變裝 置，逆變裝置通過第一組直流母線與整流逆變裝置連接；分布式發(fā)電系統(tǒng)通過第二組直流 母線與換流裝置連接，且第一組直流母線與第二組直流母線并聯(lián)連接；其中，控制器控制分 布式發(fā)電系統(tǒng)、負載系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)各自與換流裝置的連接狀態(tài)，連接狀態(tài)包括連通或關 斷，解決了相關現(xiàn)有技術(shù)的全直流并網(wǎng)技術(shù)無法實現(xiàn)多端直流系統(tǒng)的靈活控制的問題，進 而實現(xiàn)可以實現(xiàn)多端直流系統(tǒng)的靈活控制的效果。
【附圖說明】
[0011] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0012] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于分布式發(fā)電系統(tǒng)的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是根據(jù)圖1所示實施例的整流逆變裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的第一種優(yōu)選的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的第二種優(yōu)選的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的第三種優(yōu)選的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的第四種優(yōu)選的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的第五種優(yōu)選的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的支持多端直流的優(yōu)選的三元換流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的雙直流母線實現(xiàn)負載系統(tǒng)的控制及相關檢測單元的 供電結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0021] 圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的潮流預測及柔性直流輸配電系統(tǒng)實現(xiàn)的直流輸配電 控制方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0023] 在其最基本的配置中，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的基于分布式發(fā)電系統(tǒng)的三元換 流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 如圖1所示，該基于分布式發(fā)電系統(tǒng)的三元換流系統(tǒng)可以包括：分布式發(fā)電系統(tǒng) 10、負載系統(tǒng)30、電網(wǎng)系統(tǒng)50、分別與分布式發(fā)電系統(tǒng)、負載系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)連接的換流裝 置70和控制器90。
[0025] 其中，換流裝置70可以包括：逆變裝置701和整流逆變裝置702,逆變裝置701通 過第一組直流母線與整流逆變裝置702連接；分布式發(fā)電系統(tǒng)10通過第二組直流母線與換 流裝置連接70,且第一組直流母線與第二組直流母線并聯(lián)連接；其中，控制器90控制分布 式發(fā)電系統(tǒng)10、負載系統(tǒng)30和電網(wǎng)系統(tǒng)50各自與換流裝置70的連接狀態(tài)，連接狀態(tài)包括 連通或關斷。
[0026] 本申請上述實施例建立了分布式發(fā)電系統(tǒng)、負載(包含但不限于定頻、變頻負載） 系統(tǒng)和公用電網(wǎng)系統(tǒng)三者之間的三元換流模型，實現(xiàn)了電能在直流側(cè)雙向流動多路混合的 全直流并網(wǎng)技術(shù)，系統(tǒng)潮流翻轉(zhuǎn)時，即系統(tǒng)能量發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由正能量翻轉(zhuǎn)為負能量或者由耗 電轉(zhuǎn)換為供電的過程中，直流電流反向傳輸，而直流電壓極性保持不變，有利于構(gòu)成既能方 便控制潮流又具有較高可靠性的并聯(lián)多端直流系統(tǒng)。從而解決了相關現(xiàn)有技術(shù)的全直流并 網(wǎng)技術(shù)無法實現(xiàn)多端直流系統(tǒng)的靈活控制的問題，進而實現(xiàn)可以實現(xiàn)多端直流系統(tǒng)的靈活 控制的效果。
[0027] 具體的，上述三元換流系統(tǒng)可以以光伏發(fā)用電一體的并網(wǎng)系統(tǒng)(負載變頻離心機 組額定功率為380Kw，光伏發(fā)電系統(tǒng)標稱功率400Kw)為例，本申請上述三元換流系統(tǒng)可以 包括：分布式發(fā)電系統(tǒng)，負載系統(tǒng)及電網(wǎng)系統(tǒng)三兀。
[0028] 優(yōu)選地，可以定義電網(wǎng)系統(tǒng)輸入的有功功率為其輸出的負向有功功率，則電網(wǎng)系 統(tǒng)輸出的有功功率與分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率之和等于負載系統(tǒng)消耗的有功功率。
[0029] 優(yōu)選地，如圖2所示，本申請上述實施例中的整流逆變裝置702可以包括：全控換 流橋4、直流側(cè)電容器5(例如電網(wǎng)）、換流電抗器1和交流濾波器2。還可以包括：直流輸電 線3和阻抗6。
[0030] 其中，全控換流橋，包括采用三相兩電平的拓撲結(jié)構(gòu)，且每一橋臂均由IGBT組成， 用于將直流電和交流電進行相互轉(zhuǎn)換。
[0031]直流側(cè)電容器，與全控換流橋并聯(lián)連接，用于為全控換流橋提供電壓支撐并緩沖 橋臂關斷時的沖擊電流、減小直流側(cè)諧波。
[0032]換流電抗器，與全控換流橋連通，用于對直流側(cè)的電流進行濾波處理。<