[發明專利]一種供電島

有效

• 申請號: 201510422149.3
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105071377B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 毛承雄;王丹;王元超;黃佩;梁宇;蕭珺;張高言;陸繼明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J9/08;H02J3/28;H02J3/01;H02J3/26;H02J3/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 趙偉

技術領域

本發明屬于電氣工程技術領域，更具體地，涉及一種供電島。

背景技術

現代社會生產生活中，諸如鋼鐵企業的電弧爐和軋鋼機、石化企業的儀表和控制設備、鋁電解企業的電解槽、煤礦井下通風系統、鐵路調度指揮系統、電網調度自動化主站、工業以太網交換機、大型信息中心機房、廣播電視網絡公司機房、醫療手術設備、國家政府機關、政治會議中心、應急指揮中心、重要活動場館、重要實驗設備等重要負荷，一旦發生電力供應中斷，將引起重大的政治影響、經濟損失、人身傷亡以及社會公共秩序混亂。

針對重要負荷的可靠供電，雙電源及多電源供電系統受到越來越多的關注。現有的供電系統大多采用不間斷電源UPS、應急電源系統EPS、備自投裝置BZT、靜態轉換開關STS、自動轉換開關ATS等雙電源備用供電方案，即當主電源電壓發生跌落或突然斷電時，系統會在短時間內切換到備用電源供電，從而保證負荷的連續供電；上述方案在一定程度上能夠較好地解決不同領域的可靠供電問題，但存在以下不足：

(1)雙電源及多電源供電系統，在并聯供電或切換過程中會出現環流；

(2)切換時間較長、沖擊電流較大，很難真正做到無縫切換；

(3)負荷故障時不能有效隔離故障電流，有源負荷(微網)不能直接并聯，若并聯則會出現環流；

(4)內部電網的電能質量得不到有效控制，電網電能質量會影響負荷的正常工作，沖擊性或非線性負荷產生的電能質量問題也會污染電網；

(5)供電規模和適用范圍受到一定限制，裝置本身的可靠性不高；

在此情況下，在本領域亟需尋找一種技術方案，解決現有技術的上述問題，實現電網電源對負荷、尤其是重要負荷的可靠供電；將這種技術方案稱為供電島；供電島布置在電網電源與負荷之間，無論電源側或負荷側出現何種故障或電能質量問題，供電島內供電保持正常，為負荷提供可靠供電。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種供電島，解決現有技術中的多電源供電系統在并聯供電或切換過程中出現環流、切換時間長的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種供電島，包括電源側電能控制器(Source Power Conditioner，SPC)、負荷側電能控制器(Load Power Conditioner，LPC)、直流變流系統(DC Convert System，DCS)、應急電源系統和交流母線；

其中，SPC的交流輸入端作為連接外部電源的端口，其交流輸出端與交流母線連接；SPC用于連接m路外部三相電源S₁,S₂…S_i…S_m與交流母線；

其中，LPC的交流側作為連接外部負荷的端口；n路負荷LD₁，LD₁…LD_j…LD_n通過LPC的交流側與交流母線相連；

應急電源系統并接于交流母線；DCS的交流側與交流母線相連；SPC和LPC的直流端口均通過直流母線匯接在DCS的直流側；

SPC工作于整流或逆變狀態時，輸出可控的補償電壓，對電源的電壓實行按相補償，在電源故障時實現多路電源的無縫切換，快速支撐故障電源出口處的電壓，同時還可補償電源電壓諧波，實現電源側三相對稱，消除多路電源直接并聯產生的環流；

LPC工作于整流或逆變狀態時，對負荷電壓實行按相補償，在負荷故障時實現故障電流的隔離，同時還可消除多路有源負荷(微網)直接并聯產生的環流，補償負荷電壓諧波，實現負荷側三相對稱；

DCS則用于維持直流母線電壓恒定，同時也用于實現對交流母線處電流諧波、無功功率的補償；

當外部的電源全部故障時，所述應急電源系統提供應急電源系統，實現無縫并網，并具有平抑沖擊性負荷的有功波動、實現削峰填谷、補償電流諧波和無功功率的功能，實現交流母線電壓、電流、有功、無功平穩和供電的連續性。

優選的，SPC包括m套直流側并聯的三單相變流系統；m套三單相變流系統的交流側均串接于供電電源與交流母線之間，直流側均匯接于直流母線；其中，m大于等于2；

具體的，三單相變流系統的交流輸入端作為所述SPC的交流輸入端，用于連接外部電源；三單相變流系統的交流輸出端作為SPC的交流輸出端，與交流母線連接；

其中，三單相變流系統包括3個變壓器和3個單相變換器；其中，第一變壓器副方第一端用于連接外部三相電源的A相，副方第二端作為SPC交流輸出端，連接交流母線A相；