[發明專利]與配電變壓整流器集成的交直流混合微網架構

有效

• 申請號: 201910094887.8
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109687463B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 葉陽
• 申請（專利權）人: 上海泓語電氣技術有限公司
• 主分類號: H02J3/02
• 分類號: H02J3/02;H02J3/38;H02J9/06;H02J5/00;H02J7/34
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明

本發明公開了一種與配電變壓整流器集成的交直流混合微網架構，包括與配電變壓整流器(200)輸入端相連用于向配電變壓整流器(200)輸入高壓交流電的交流配電網(100)，用于將交流配電系統(100)輸入的高壓交流電轉化為低壓交流電和低壓直流電的配電變壓整流器(200)，與配電變壓整流器(200)交流輸出端相連用于將低壓交流電提供給交流負載(300)和與配電變壓整流器(200)直流輸出端相連用于將低壓直流電提供給直流用電單元(400)；交流負載(300)和直流用電單元(400)相互隔離設置。本發明提供能夠減少變換環節，提高供電可靠性、變換效率、系統穩定性、同時降低系統成本。

技術領域

本發明涉及智能電網領域，具體涉及一種與配電變壓整流器集成的交直流混合微網架構。

背景技術

隨著新能源的應用和儲能技術的發展，直流供電的應用日漸普及，直流供電容量不斷提高，逐步形成了以直流為主要供電模式的微型電網，簡稱直流微網。實際應用中，很少有純直流單獨運行的微網，更普遍的場合是直流和交流需要進行混合供電，才能滿足交直流負載的共同需求和實現高可靠供電，這樣的微電網稱為交直流混合微網。

現有所有微網架構都以配電變壓器的輸出(交流380V)作為交流輸入，其拓撲結構基本分為以下三類：

1)單向功率流動，如圖1所示，配電變壓器和隔離單向AC/DC表示隔離點，其特點是：不含新能源發電和儲能設備；AC/DC變換器的功率單向流動；交流側零線接地，直流側懸浮供電。

2)雙向AC/DC變換器，如圖2所示，其特點是：含新能源發電和儲能設備；AC/DC變換器支持雙向功率流動；交流負載零線接地，直流系統與交流系統不隔離，非懸浮供電。

3)電力電子變壓器，如圖3所示，其特點是：含新能源發電和儲能設備；以電力電子變壓器為核心的電力變換，支持雙向功率流動；電力電子變壓器功率無法做得很大，限制了系統規模；交流負載側零線不接地，交流和直流都為懸浮供電，交流和直流不隔離。

以上三種方案的具有以下共同點：①都需要普通配電變壓器；②都以配電變壓器的380V輸出電壓為輸入進行功率變換；③都以AC/DC變換器為主要直流電源；④變換環節多，導致可靠性降低、綜合效率低，系統成本高；⑤多個AC/DC和DC/DC變換設備的協同運行，帶來穩定性和諧振等問題。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中微網架構變換環節多，導致可靠性降低、綜合效率低，系統成本高的技術問題，提供一種與配電變壓整流器集成的交直流混合微網架構，通過配電變壓整流器的集成可以同時輸出相互隔離的交流和直流電壓，通過減少變換環節，提高供電可靠性、變換效率、系統穩定性、同時降低系統成本。

本發明提供一種與配電變壓整流器集成的交直流混合微網架構，包括微網和交流配電網，其中：

微網與交流配電網之間的接口設備是一個配電變壓整流器；

配電變壓整流器用于將交流配電網輸入的高壓交流電變換為輸出的低壓工業用交流電和輸出的低壓直流電；

輸出的低壓工業用交流電和輸出低壓直流電相互隔離；

輸出的低壓工業用交流電用于給交流負載供電；

輸出的低壓直流電用于給直流用電單元供電。

本發明以配電變壓整流器的輸入(交流10kV)作為交流輸入的微網架構，把普通的配電變壓器改為配電變壓整流器，該配電變壓整流器的結構可以采用如申請號為CN201610989970.8公開的結構，可以同時輸出相互隔離的交流和直流電壓，減少變換環節，提高了供電可靠性、變換效率、系統穩定性、同時降低了系統成本。當系統只需給直流供電時(比如LED照明系統)，則交流系統也可以省略。交流系統和直流系統相互隔離設置能夠使微網架構的可靠性由變壓器的配電變壓整流器的可靠性決定，能夠大幅提高微網架構的可靠性。