[发明专利]一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入系统及方法

权利要求书

1.一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入系统，其特征在于，包括多种相互独立的分布式可再生能源发电装置，所述分布式可再生能源发电装置依据各自容量平均分配为正极组与负极组，正极组通过P-型Boost变换器接入用户端直流配电网的正极侧，负极组通过N-型Boost变换器接入用户端直流配电网的负极侧；用户线路出口处挂接前端电流平衡器，实现用户节点与外电网间所交换的正、负极电流相。

2.根据权利要求1所述的一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入系统，其特征在于，所述前端变换装置采用共负极结构P-型变换器或共正极结构N-型的BOOST变换器，来实现升压变换与MPPT功能。

3.一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入方法，根据权利要求1至2任一项所述的接入系统实现的，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：P-型Boost变换器的输入端以及N-型Boost变换器的输入端分别与分布式可再生能源发电装置连接，其中P-型Boost变换器的输出端正、负极分别与配网正极线、中性线相连接，N-型Boost变换器的输出端正、负极分别与中性线、配网负极线相连接；P-型Boost变换器以及N-型Boost变换器的稳态电压增益均为：

其中，D为开关管导通占空比，V₁为变换器直流输入电压，V₂为变换器直流输出电压；

步骤S2：前端电流平衡器建立正负极两侧间能量转移通路，实现用户接入点正负极线路电流相等。

4.根据权利要求3所述的一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入方法，其特征在于，所述前端电流平衡器采用桥式功率转移电路作为拓扑结构，通过选择第一模式和第二模式实现稳态工作；电流平衡器达到理想稳态时，则电压v_c保持稳定并等于网侧正负极总电压，此时在开关周期内，流过电容的平均电流为零，即有：

i_c＝0 (2)

当开关S₁或开关S₂导通时，流经电感L的电流ΔI将增大，当开关S₁或开关S₂关断时，ΔI将减小；通过改变开关S₁或开关S₂的占空比d₁或d₂调节极间等效转移电流的大小，从而达到稳态。

5.根据权利要求4所述的一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入方法，其特征在于，所述第一模式为：开关S₂保持关断，开关S₁进行斩波控制；

当I_p1大于I_n1时，开关S₂保持关断，通过控制开关S₁的导通和关断，实现极间电流转移；当开关S₁导通时，形成回路S₁-L-I_p1与回路S₁-L-I_n1-C，由电容C与正极电流源I_p1向电感L中充入能量；当开关S₁关断时，开关S₂中反并联二极管将导通续流，进而形成回路L-I_n1-S₂反并联二极管与L-I_p1-C-S₂反并联二极管，从而释放电感L能量并通过正极电流源I_p1向电容C补充能量；此时，在完整开关周期内，N1/N3端口始终从正极侧吸收功率；其N2/N3端口始终向负极侧释放功率，由此实现从正极侧到负极侧的功率转移。

6.根据权利要求4所述的一种含有前端电流平衡器的分布式电源低压直流接入方法，其特征在于，所述第二模式为：开关S₁保持关断，开关S₂进行斩波控制；

当I_p1小于I_n1时，开关S₁保持关断，通过控制开关S₂的导通和关断，实现极间电流转移；当开关S₂导通时，形成回路S₂-I_n1-L与回路C-I_p1-L-S₂，由电容C与负极电流源I_n1向电感L中充入能量；当开关S₂关断时，开关S₁中反并联二极管将导通续流，进而形成回路L-S₁反并联二极管-I_p1与回路C-I_n1-L-S₁反并联二极管，从而释放电感L能量并通过负极电流源I_n1向电容C补充能量；此时，在完整开关周期内，N1/N3端口始终向正极侧释放功率；其N2/N3端口始终从负极侧吸收功率，由此实现从负极侧到正极侧的功率转移。