[發明專利]一種用于交直流混合微電網的多端口電路變換系統

在審

• 申請號: 202310115366.2
• 申請日: 2023-02-15
• 公開（公告）號: CN116054292A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 王海鑫;吳季超;王慶園
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊科技有限公司;青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J3/38;H02J3/26;H02J3/32;H02J3/01;H02J7/22;H02H7/12;H02H3/08;H02J13/00
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本發明涉及電力電子及其控制技術領域，公開了一種一種用于交直流混合微電網的多端口電路變換系統，通過直流母線使直流負載、儲能裝置、分布式電源在交直流混合微網系統內部連接，減少交直流轉換所帶來的損耗，提高電能效率。多端口電路變換環節交流側與電網可實現能量雙向流動，直流側與直流母線之間可實現能量雙向流動。通過多端口電路變換，實現交直流雙向能量變換，可以有效減少分布式電源對于電網的波動影響。

技術領域

本發明涉及電力電子及其控制技術領域，尤其涉及一種用于交直流混合微電網的多端口電路變換系統。

背景技術

目前微電網方案大力發展，微電網既可以是獨立的供電網絡，也可以與大電網相連向大電網輸送電能。越來越多的光伏、風電等分布式能源投入電網，由于分布式能源的間歇性與隨機性的特點，新能源投入電網會造成電網波動。并且目前電網中出現眾多直流負載，如直流充電樁，直流LED燈，直流電機等，如果在直流負載前增加整流裝置連接380V電網，會經過多次電能變換增加電網損耗。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足和缺陷，提供了一種用于交直流混合微電網的多端口電路變換系統，通過直流母線使直流負載、儲能裝置、分布式電源在交直流混合微網系統內部連接，減少交直流轉換所帶來的損耗，提高電能效率。多端口電路變換環節交流側與電網可實現能量雙向流動，直流側與直流母線之間可實現能量雙向流動。通過多端口電路變換，實現交直流雙向能量變換，可以有效減少分布式電源對于電網的波動影響。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于交直流混合微電網的多端口電路變換系統，包括交流端口、直流端口、PCS變流器、380V隔離變壓器、10/0.4kV交流變壓器、10kV配電網；

所述交流端口、直流端口分別設置斷路器開關，實現該端口的分斷及短路、過載保護，同時交直流端口分別設置預充電功能，防止上電瞬間對電網造成電流沖擊；

所述交流端口有兩種工作模式：離網工作模式和并網工作模式，離網時，輸出穩定的交流，直接供給本地負載使用；并網時，將交流輸出并入電網，此時輸出電壓被大電網鉗位，微網變流器輸出指定大小的電流、功率，使電壓、頻率隨負載波動而規律性變化，模仿大電網的同步發電機，分布式能源與電網發電機同步變化，實現虛擬同步機控制；交流端口既可用于三相并網運行，也可獨立給交流負載供電，采用母線中點接回方案，既能滿足三相對稱負載情況又能滿足三相不平衡負載帶載要求；

所述直流端口包括直流斷路器、直流接觸器、直流預充電單元；斷路器具有直流母線分斷、隔離、短路保護功能；直流接觸器實現自動控制直流分斷及配合預充電功能實現；直流預充電功能由預充電繼電器和預充電阻串聯實現；通過預充電功能，可以有效減少大電流對于設備母線電容的電流沖擊；

所述PCS變流器用于對直流微網進行控制，直流微網包括直流母線、直流負載、儲能裝置、分布式能源，直流母線與直流負載、儲能裝置、分布式能源相連接，使用PCS變流器對母線電壓進行穩定電壓控制，直流側能源優先在支流微網內消耗，分布式能源輸出電能到直流母線，直流母線電能高于負載消耗時，儲能裝置取電儲能，直流母線電能不足時，儲能裝置輸出電能到支流母線上，通過PCS變流器對電能流動進行檢測和控制；

所述隔離變壓器用于減少直流側電能對電網電能質量的波動影響，通過隔離變壓器，實現一次側與二次側之間電氣完全絕緣，實現該回路實現隔離，同時利用其鐵芯高頻損耗大的特點，抑制高頻次雜波傳入主回路；

所述交流變壓器用于電壓變換，可以實現交流10kV與交流380V之間的電壓等級變換，將10kV母線與交流端口聯系起來。

進一步地，所述直流微網電能輸出大于負載使用時，可通過多端口電路變換反饋至交流側微網，當電能滿足交直流所有負載之后，可以向大電網輸出電能。

進一步地，所述PCS變流器接受電網調度，與儲能裝置相配合，對電網進行削峰填谷的功能拓展。