[发明专利]电动汽车及分布式电源的标准化换流装置

说明书

技术领域

本发明涉及供用电领域，具体地说是一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置。

背景技术

随着电网规模的不断扩大，大规模电力系统的弊端日益凸现出来，其成本高，运行控制不灵活，难以适应用户越来越高的可靠性要求，不能灵活跟踪负荷的变化以及多样化的电能质量需求。学者开始研究未来电力系统的发展模式，显然单纯地扩大电网规模不能够满足要求，于是，欧美的电力专家们提出了污染少、可靠性高、投资省、发电方式灵活、与环境兼容的分布式发电与大电网联合运行的方式。如欧盟实施了“可再生能源和分布式发电在欧洲电网中的集成应用”项目，美国提出了“智能电网”和“高级配电自动化”等项目。

随着我国对可再生能源的大力扶持，分布式发电作为一种新兴的发电模式显现出来，这种小容量的发电机组在配电网用户附近提供电力，成为集中式发电的补充。常见的分布式电源有小内燃机、太阳能光伏、微型风机等。然而在传统电力系统中引入分布式电源却给电网的安全性和稳定性带来许多问题，主要有：

(1)运行控制：分布式电源的调度和运行由电源的产权所有者控制，无法有效地对其进行调控。

(2)输出功率波动：利用风能、太阳能的分布式电源的有功输入具有天然波动性，所以分布式电源输出功率波动很大，不确定性程度高，容易造成电网电压波动引起闪变。

(3)谐波污染：分布式电源往往采用整流和逆变装置接入电网，会对电网输出大量的多次谐波电流。

(4)无功功率：风力发电机大多采用异步电机，当风机转速降低的时候需要从电网吸收大量的无功功率。

随着我国产业升级换代，电能作为一种商品，越来越向着精细化的方向发展，越来越多的电力用户对电能质量的要求越来越高，具体体现为：

(1)对电能质量敏感的负荷：如半导体生产厂、造纸厂等，电压下降几十毫秒，就会导致生产设备不能正常工作和出现大量废品。

(2)本身是污染源的负荷：随着我省冶金工业，化学工业及电气化铁路的发展，电力系统中的非线性负荷(硅整流设备，电力机车，电解设备)及冲击性负荷(电弧炉，轧钢机)使电网的谐波污染、非对称性(负序)和波动性日趋严重。

因此，为了确保电网的安全性和可靠性，对分布式电源的输出功率进行远方调度，进行加强监管是非常迫切和必要的。因此，研究出一种通用型的接入控制技术，保证高端用户对电能质量的需求，防止重污染的电力用户向电网注入电能，并确保分布式发电系统得到合理的利用，就变得非常必要。

发明内容

本发明提供了一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置，实现分布式电源与电网的有效隔离，以保证高端用户对电能质量的需求，防止重污染的电力用户向电网注入电能，并确保分布式发电系统得到合理的利用。

为此，本发明采用如下的技术方案：电动汽车及分布式电源的标准化换流装置，其特征在于它包括连接公共配电网的电网侧功率模块USM、连接用户的用户侧功率模块CSM和用于储能的电动汽车充放电模块EVM，用户侧功率模块CSM与电动汽车充放电模块EVM并联后与电网侧功率模块USM串联；

所述的电网侧功率模块USM由可控器件组成三相全桥整流电路，通过变压器或直接接入公共配电网，能四象限运行，实现与公共配电网的有功、无功的双向控制；所述的用户侧功率模块CSM由可控器件组成三相全桥逆变电路，通过变压器或直接接入用户侧分布式电源，能四象限运行，实现中间直流母线与分布式电源之间有功、无功的双向控制；所述的电动汽车充放电模块EVM由可控器件组成的升降压斩波电路，与电动汽车动力电池接口，对动力电池进行充电或放电，USM和CSM各由6个可控器件(如IGBT)组成，是结构完全相同的电压源型换流器；

控制器产生的触发脉冲信号通过光纤分别传输给电网侧功率模块USM、用户侧功率模块CSM和电动汽车充放电模块EVM，控制器分别与一液晶显示单元和一电动汽车动力电池的管理系统BMS通讯，控制器采集公共配电网和分布式电源的电网数据，控制器通过以太网与一后台服务器通讯，后台服务器内装有后台监控软件模块。