[實用新型]一種混合微電網系統及其交直流耦合器

有效

• 申請號: 201320037354.4
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN203071836U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 于晶榮;陳莎;陳云浩;陳良福
• 申請（專利權）人: 湖南天佳電子技術有限公司
• 主分類號: H02M7/72
• 分類號: H02M7/72;H02J5/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本實用新型涉及微電網技術領域，尤其涉及一種混合微電網系統及其交直流耦合器。

背景技術

微電網是充分發揮分布式電源優勢，協調大電網與分布式電源間矛盾，實現自我控制、保護和管理的自治系統。由于其既可以獨立運行，降低局部區域對大電網的依賴性，又能夠通過并網為大電網提供電壓支持、減少擁堵現象，微電網成為大電網的有力補充，被認為是未來供電系統的發展趨勢之一。

微電網包括交流（簡稱AC）微電網、直流（簡稱DC）微電網和交直流混合微電網。交直流混合微電網一方面能夠發揮AC微電網和DC微電網各自的優勢，另一方面可充分利用交直流微網的互補作用，提高微電網的效率、電能質量和可靠性。

然而，混合微電網，由于將AC總線和DC總線集成到一個綜合系統中，如何實現交直流總線之間的控制和協調，是微電網領域的技術難題。

目前，交直流總線之間的控制和協調是通過電壓型逆變器實現的。當直流微源的輸出總功率大于直流負載所需總功率，逆變器工作在逆變模式，將直流總線上的電能轉換為交流電并輸送到交流總線上；當直流微源的輸出總功率小于直流負載所需總功率時，逆變器工作在整流模式，從交流總線向直流總線輸送直流電能；當系統輸出總功率大于負載總功率，逆變器工作在逆變模式，向電網輸送電能。但是，這種情況下，直流母線電壓很高，降低了系統的安全性。另外，現有逆變器不具有諧波抑制功能，無法控制交流母線的電能質量。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題之一是需要提供一種交、直流微網的能量互為備用，并且在滿足能量合理分配的前提下控制交流總線電能質量的混合微電網系統及其交直流耦合器。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種交直流耦合器，包括：控制模塊，其產生并發送與判定的工作模式對應的控制信號；主電路，其根據來自所述控制模塊的控制信號來實現直流電能和交流電能之間的雙向流動和/或電能質量控制。

本實用新型提供的交直流耦合器，優選地，所述主電路包括電壓型變流器和交錯式雙向DC/DC變換器，其中所述電壓型變流器，包括由六個雙向開關組成的三相橋式逆變電路和一個輸出濾波器，所述輸出濾波器的一端與所述三相橋式逆變電路的橋臂輸出端連接，另一端與交流微電網的三相交流總線連接；所述交錯式雙向DC/DC變換器，包括兩個并聯的雙向Boost-Buck電路、一個濾波電容和一個直流側電容，所述直流側電容與所述電壓型變流器的直流側連接。

本實用新型提供的交直流耦合器，優選地，所述輸出濾波器為由兩個電感、一個電容和一個電阻組成的單相LCL濾波電路。

本實用新型提供的交直流耦合器，優選地，所述交直流耦合器的工作模式包括實現交流電能向直流電能的轉換的第一關鍵模式和實現直流電能向交流電能的轉換的第二關鍵模式，其中，

在所述交直流耦合器實現交流電能向直流電能的轉換時，所述電壓型變流器將交流總線的交流電能整流為直流電輸出到所述直流側電容，再通過所述交錯式雙向DC/DC變換器將直流電傳遞給直流微電網，或者，

在所述交直流耦合器實現直流電能向交流電能的轉換時，所述電壓型變流器接收所述交錯式雙向DC/DC變換器輸出的直流電壓，并對接收到的直流電壓進行逆變，輸出與交流總線一致的三相對稱交流電。

本實用新型提供的交直流耦合器，優選地，所述交直流耦合器的工作模式還包括實現電能質量控制的附加模式，在所述控制模塊產生與附加模式對應的控制信號時，所述控制模塊通過對檢測到的所述交流總線的負載電流進行諧波計算得到指令電流信號；所述電壓型變流器輸出與所述指令電流信號相等的補償電流至所述交流總線，其中，所述指令電流信號包含有功電流信號。

本實用新型提供的交直流耦合器，優選地，所述控制模塊采用PI控制器對所述交直流耦合器進行控制。

根據本實用新型的另一方面，還提供了一種混合微電網系統，包括直流微電網、交流微電網、能量管理系統和如上所述的交直流耦合器，其中，所述能量管理系統，其通過檢測所述直流微電網中的直流電能和所述交流微電網中的交流電能，來判定所述交直流耦合器的工作模式。

本實用新型提供的混合微電網系統，優選地，還包括：微電網接口單元，其使所述混合微電網系統通過公共耦合點與公用配電系統直接相連。

本實用新型提供的混合微電網系統，優選地，所述直流微電網包括可再生電源、儲能裝置、直流負載和直流總線；所述交流微電網包括非可再生電源和交流負載。

與現有技術相比，本實用新型的一個或多個實施例可以具有如下優點：