[實用新型]雙向交直流多電源多負(fù)載安全隔離微電網(wǎng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320076468.X
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN203368044U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉世陽;趙向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山市順德區(qū)北航先進技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，是一種連接新能源發(fā)電源、交流電網(wǎng)、直流負(fù)載、交流負(fù)載以及儲能單元的并具有安全隔離的微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以同時為直流負(fù)載和交流負(fù)載可靠供電。?

背景技術(shù)

目前，公知的新能源發(fā)電系統(tǒng)主要并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其負(fù)載主要是交流負(fù)載。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，無論新能源系統(tǒng)發(fā)電源是否具有足夠的能量，都將停止向負(fù)載供電直到電網(wǎng)恢復(fù)正常。而且，新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中多數(shù)缺少可靠的直流側(cè)安全隔離設(shè)計。獨立發(fā)電系統(tǒng)工作在離網(wǎng)狀態(tài)，發(fā)電源多為具有波動性的太陽能發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電等，當(dāng)新能源發(fā)電源出現(xiàn)故障時，即使附近電網(wǎng)正常，電網(wǎng)也無法給與供電，直到新能源發(fā)電源恢復(fù)正常。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的新能源發(fā)電系統(tǒng)中供電可靠性低，提高用電安全率、新能源發(fā)電使用效率以及增加用電接口(交流接口和直流接口)，本實用新型提供一種雙向交直流多電源多負(fù)載安全隔離微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在配電網(wǎng)或者新能源發(fā)電源出現(xiàn)故障時繼續(xù)向交流負(fù)載和直流負(fù)載供電，該系統(tǒng)還增加了交直流安全隔離設(shè)計。?

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種雙向交直流多電源多負(fù)載安全隔離微電網(wǎng)系統(tǒng)，其中新能源發(fā)電源、直流升壓電路、交流負(fù)載、直流負(fù)載、蓄電池、配電網(wǎng)、雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路、工頻隔離變壓器、雙向直流高頻隔離電路、蓄電池充放電控制器組合連接，形成發(fā)電用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中新能源發(fā)電源輸出端連接到直流升壓電路輸入端，直流升壓電路輸出端連接到蓄電池充放電控制器和雙向直流高頻隔離電路輸入端，雙向直流高頻隔離電路輸出端連接到直流負(fù)載和雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路輸入端，雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路輸出端連接到工頻隔離變壓器輸入端，工頻隔離變壓器輸出端連接交流負(fù)載和并網(wǎng)開關(guān)，并網(wǎng)開關(guān)控制該系統(tǒng)與配電網(wǎng)連接與斷開，蓄電池充放電控制器輸出端接蓄電池。微電網(wǎng)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)為并網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該電路結(jié)構(gòu)可為交流負(fù)載和直流負(fù)載進行供電，并具有直流安全隔離電路和交流安全隔離電路，直流升壓電路采用三重boost并聯(lián)電路。本系統(tǒng)分為5大部分：直流升壓電路，雙向直流高頻隔離，直流蓄電池充放電，雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路，工頻隔離變壓器。直流升壓電路將新能源發(fā)電源輸出的低壓直流電進行升壓。升壓后，一部分經(jīng)過直流蓄電池充放電電路實現(xiàn)蓄電池的充放電；另一部分經(jīng)過雙向高頻隔離變壓電路實現(xiàn)升壓和直流?安全隔離。雙向高頻隔離變壓器正向可以實現(xiàn)升壓安全隔離，反向可實現(xiàn)降壓和安全隔離。雙向高頻隔離電路高壓側(cè)一部分作為直流電源使用，向直流負(fù)載進行供電，另一部分流向雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路。雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為工頻交流電，一部分供交流負(fù)載供電，一部分經(jīng)過工頻隔離變壓器進行并網(wǎng)。雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路正向?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)逆變功能，反向可實現(xiàn)可控整流。?

本實用新型的有益效果是，在無論電網(wǎng)是否出現(xiàn)故障，新能源發(fā)電源均可以為用電設(shè)備提供安全可靠的能源，而當(dāng)新能源發(fā)電源出現(xiàn)故障或者發(fā)電源沒有電能時，用電設(shè)備仍然可以可靠工作，同時增加了可靠交直流安全隔離措施。本方案充分利用新能源發(fā)電這種清潔能源的同時保證用電設(shè)備用電可靠性、安全性。?

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。?

圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)原理圖。?

圖3是本實用新型中雙向直流高頻隔離電路結(jié)構(gòu)?

圖4是本實用新型中雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路結(jié)構(gòu)?

圖中1.雙向直流高頻隔離電路，2.雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路。?

具體實施方式

該微電網(wǎng)系統(tǒng)中雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路采用八個功率器件單元，功率器件兩兩背靠背式電路結(jié)構(gòu)，正向形成可控逆變電路結(jié)構(gòu)，反向形成可控整流電路結(jié)構(gòu)。雙向直流高頻隔離電路采用雙向橋式電路加高頻隔離變壓器設(shè)計。蓄電池充放電控制器放置在直流升壓電路輸出端，雙向直流高頻隔離電路輸入端；交流負(fù)載應(yīng)放置工頻隔離變壓器電網(wǎng)側(cè)，并網(wǎng)開關(guān)離網(wǎng)一側(cè)，直流負(fù)載放置雙向直流高頻隔離電路輸出端，雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路輸入端。蓄電池充放電控制器采用的是雙向升降壓電路設(shè)計，正向向蓄電池充電，升壓采用單相的升壓電路，蓄電池充放電電路輸出端與微電網(wǎng)系統(tǒng)升壓電路輸出端相連，作為微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源之一。?

參照在圖1，新能源發(fā)電源包括太陽能發(fā)電源和風(fēng)力發(fā)電源等。當(dāng)發(fā)電源僅僅是太陽能發(fā)電時，當(dāng)新能源發(fā)電源和電網(wǎng)均無故障且新能源正常發(fā)電時，新能源發(fā)電源輸出低壓20-40V直流電，經(jīng)過直流升壓部分進行升壓及功率控制，升壓至100V。節(jié)點1將直流電分為兩部分，一部分與電池充放電控制器相連實現(xiàn)對蓄電池的充放電，另一部分通過雙向直流高頻隔離電?路實現(xiàn)電路隔離及再一次升壓至200V。節(jié)點2為直流負(fù)載供電，當(dāng)新能源發(fā)電大于直流負(fù)載用電時，剩余電能經(jīng)過雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路向交流部分供電，節(jié)點3通過工頻隔離變壓器與節(jié)點4隔離，節(jié)點4為交流負(fù)載供電，當(dāng)交流負(fù)載用電量仍小于其供電量時，節(jié)點4將剩余電量流向電網(wǎng)。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)斷開并網(wǎng)開關(guān)，所有負(fù)載均由新能源發(fā)電源及蓄電池聯(lián)合供給。當(dāng)電網(wǎng)正常，新能源發(fā)電源及蓄電池出現(xiàn)故障或者沒有電能或者電能少于負(fù)載所需用電時，由電網(wǎng)提供電能補償，此時電網(wǎng)對交負(fù)載進行供電，同時經(jīng)過工頻隔離變壓器實現(xiàn)安全隔離到達節(jié)點4，并通過雙向并網(wǎng)/離網(wǎng)逆變電路進行整流控制到達節(jié)點2，節(jié)點2對直流負(fù)載進行供電，同時進過雙向直流高頻隔離電路到達節(jié)點1，節(jié)點1對通過電池充放電控制器對蓄電池進行充電儲能。?