[發(fā)明專利]一種適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲

在審

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• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106655229A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 孫建軍;宮金武;朱鈴一;曾夢迪;黃萌;查曉明
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/16;H02J3/36;H02M3/335
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子及電力系統(tǒng)領域，涉及一種基于能源路由器架構的配網(wǎng)低電壓治理電路拓撲適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲及控制策略。

背景技術

目前，電力線路末端低電壓治理方案主要包括：在電力線路末端安裝變壓器、對變壓器分支處的線路進行改造、提高配電網(wǎng)低電壓線路一段母線的總電壓、采用直配變降低電壓降、在線路末端安裝風光電互補的分布式發(fā)電系統(tǒng)、在線路末端串聯(lián)低電壓的自動補償裝置等。

不論上述何種方案均還存在種種不足，如采用變壓器提升末端電壓可以有效的結局線路末端低電壓問題，但前期投入大、經(jīng)濟性較差、在變壓器全壽命周期內不一定能回收投資，且需根據(jù)負荷特性選擇使用。提高配電網(wǎng)電壓線路一段母線的總電壓可以有效地緩解用電壓力，但僅適用于負荷波動較小、負荷特性明顯的用電負荷，且調整范圍有限，電氣設備長期處于電壓上限運行也會降低使用壽命。風光電分布式系統(tǒng)不受地域限制可緩解用電緊張狀況，但會使配電網(wǎng)潮流復雜化、影響單向保護的靈敏性和可靠性，同時也會使運行檢修帶來困難。串聯(lián)電壓自動補償裝置可為電網(wǎng)提供無功缺額更為直接地抬高末端電壓，但會產(chǎn)生諧波分量、帶來噪音，且維護費用大。

未來配電網(wǎng)與傳統(tǒng)配電網(wǎng)的本質區(qū)別在于其主動運行方式和設備控制技術的變革。借力電力路由器的發(fā)展，通過能源路由器能夠有效調控潮流，提升電壓質量。

發(fā)明內容

本發(fā)明涉及一種提高系統(tǒng)末端電壓的含新能源接入、儲能裝置的電力能源路由器拓撲，在配網(wǎng)末端接入該能源路由器通過串、并聯(lián)補償方式為系統(tǒng)提供有功以及無功的支撐，從而提高了系統(tǒng)末端電壓，有效地改善配網(wǎng)末端的低電壓問題。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)：

一種適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲，其特征在于：包括：多種分布式發(fā)電接口電氣單元、儲能系統(tǒng)接口電氣單元和智能化電力電子接口電氣單元；交流電網(wǎng)通過智能化電力電子接口電氣單元并經(jīng)過電力路由器接入直流母線；光伏電池板通過多種分布式發(fā)電接口電氣單元并經(jīng)過電力路由器連接至直流母線；儲能裝置通過儲能系統(tǒng)接口電氣單元并經(jīng)過電力路由器連接至直流母線。

在上述的一種適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲，所述電力路由器包括PWM全橋整流部分PC1、Buck功率變換器PC2、DC-DC變換器PC3、DC-AC-DC隔離變換部分以及DC-AC逆變部分；

所述智能化電力電子接口電氣單元通過PWM全橋整流部分PC1經(jīng)過DC-AC-DC隔離變換部分最后通過DC-AC逆變部分輸出；

所述多種分布式發(fā)電接口電氣單元通過Buck功率變換器PC2經(jīng)過DC-AC-DC隔離變換部分最后通過DC-AC逆變部分輸出；

所述儲能系統(tǒng)接口電氣單元通過DC-DC變換器PC3經(jīng)過DC-AC-DC隔離變換輸出。

在上述的一種適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲，所述DC-AC-DC隔離變換部分包括三個DC-AC-DC隔離變換器，分別與智能化電力電子接口電氣單元、多種分布式發(fā)電接口電氣單元以及儲能系統(tǒng)接口電氣單元配接；所述DC-AC逆變部分包括兩個DC-AC逆變器，分別與智能化電力電子接口電氣單元以及多種分布式發(fā)電接口電氣單元配接。

在上述的一種適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲，電力路由器三種輸出拓撲連接方式：

將三相DC-AC-DC隔離變換器左側端口每相與直流母線連接，右側端口每相分別與交流電網(wǎng)相連；

將三相DC-AC-DC隔離變換器左側端口每相與直流母線連接，右側端口作為不間斷供電端口；

將單相DC-AC-DC隔離變換器左側端口每相與直流母線連接，右側端口作為直流供電端口引出。

在上述的一種適用于低壓配網(wǎng)能源路由器拓撲，交流電網(wǎng)經(jīng)圖2三相PWM全橋電路PC1整流后接入路由器的直流匯集母線，PC1可實現(xiàn)功率在電網(wǎng)和路由器之間的雙向流動；在路由器的直流母線側，光伏電池板通過Buck功率變換器(PC2)連接至直流母線，且PC2是單相功率變換器；儲能裝置可蓄能或供能，DC-DC變換器PC3是雙向功率變換器。

本發(fā)明通過在配網(wǎng)末端引入含新能源以及儲能裝置串、并聯(lián)補償，為系統(tǒng)提供有功、無功支撐，補償線路上的有功損耗，提高配網(wǎng)末端電壓，有效地緩解了需求側電壓波動大的問題，改善了供電線路末端的電能質量。

附圖說明

圖1為含交直流混合系統(tǒng)的能源路由器典型結構。

圖2 AC-DC三相整流部分電路拓撲。

圖3 DC-AC逆變部分電路拓撲。

圖4單相DC-DC變換部分電路拓撲。