[发明专利]一种柔性直流配电网的自适应功率控制系统

说明书

技术领域

本发明属于微电网控制领域，具体涉及一种柔性直流配电网的自适应功率控制系统，用来改善微电网电能质量。

背景技术

随着分布式能源、电动汽车等直流负荷的飞速发展，其大规模并网后与传统电力系统产生的冲突日益明显，直流配电网应运而生，并以低功耗、低成本和自组织的特点，在船舶、工业、家居等领域得到了广泛的应用。由于分布式能源、电动汽车出力的随机性和不确定性，依然会给直流配电系统带来诸多问题，如：系统负荷预测问题、系统规划问题、系统电压质量及稳定问题、保护问题、电力孤岛问题等。以及现阶段我国缺乏分布式能源、电动汽车并网和直流配电网方面的统一标准和相关政策支持，大部分分布式能源都处于备用电源或独立供电状态，电动汽车等新型直流负荷都处于小规模独立运行。而另一方面，各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设备不断普及，使得人们对电能的品质要求越来越高。因而配电系统电能质量控制问题一直是近年来研究的热点，找出一种能改善、提升电力系统配电环境的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有控制方法存在的不足，针对大规模分布式能源、电动汽车接入的直流配电系统提供一种能够自行调节、改善的柔性直流配电网的自适应功率控制方法。实现电力电子接口处的能流自适应，可以在保证负荷正常供电的前提下，从源头自适应解决直流配电网电能质量问题。提高电压稳定水平、改善电能质量、提升现有线路的传输效率，以及实现分布式能源、电动汽车的平滑无扰接入。

本发明采取的技术方案为：

一种柔性直流配电网的自适应功率控制系统，包括输入级、中间隔离级、输出级。

所述输入级包括一个三相高频电压源整流器，用于将风机发出的交流电整成直流，实现输入电流正弦和输入功率因数可控；所述输入级包括一个升降压斩波电路，用于将光伏电板发出的直流电变换成可直接接入直流配电网络的电压等级。

所述中间隔离级由2个与输入级联接的H型逆变器、2个原方单绕组、副方4绕组的中/高频变压器和4个H型单相整流器构成，中间隔离级将输入级来的直流调制成中/高频方波，被加载至中/高频变压器，经变压器升降压后，在变压器副边，高频方波经单相PWM全桥整流电路被经还原为直流电压后，再经单相PWM全桥逆变电路变换为所需的工频交流输出；

所述输出级的交流电输出由3个单相电压源逆变器组成，输出端接成YN型，形成三相四线输出，供交流电机使用；或将输入级来的直流调制成中频方波，经变压器耦合到副方1个绕组后整成所需直流电，供用户侧的电动汽车等直流负荷使用。

采用开环控制将直流调制成占空比为50％的高频方波，变压并耦合到高频变压器的副方3个绕组后再同步整流还原成直流。

所述中间隔离级输入侧将直流电压信号调制成中/高频电压信号；中间隔离级输出侧将中/高频电压信号解调成直流电压信号，中间隔离级用于实现电压等级变换、电气隔离、功率传输。

该控制系统通过控制模块向监控终端发送配电网网络参数和运行工作状态，同时也接收监控站发送的调度指令，故该控制系统可工作在自适应模式和遥控模式，两种模式可人为切换。

本发明一种柔性直流配电网的自适应功率控制系统，优点在于：

目前的电能质量控制装置的实时性较差，通常都存在过补偿或欠补偿问题，本申请的自适应调节功率控制可根据当下的配电系统运行环境实时的改善、调节配电线路的能流、电压以及功率参数。

附图说明

图1为本发明的控制结构框图。

图2为本发明的控制主电路结构。

具体实施方式

柔性直流配电网中主要运用到的电力电子器件是DC/DC变换器、AC/DC变换器中、DC/AC变换器，其中，分布式能源中的光伏发电通过DC/DC变换器并入直流电网，风机发电通过AC/DC变换器并入直流电网；用户侧的电动汽车等一系列直流负荷通过DC/DC变换器从直流电网中获取电能，交流负荷通过DC/AC变换器从直流电网中获取电能。由此，可将配电线路结构设计为这是本发明中采用的自适应功率控制系统采用的结构。

一种柔性直流配电网的自适应功率控制系统，包括输入级、中间隔离级、输出级三个部分。输入级和输出级主要由开关器件和滤波单元组成，中间隔离级输入侧将直流电压信号调制成中/高频电压信号；中间隔离级输出侧将中频/或高频电压信号解调成直流电压信号，中间隔离级主要是用于实现电压等级变换、电气隔离以及功率传输等功能。