一种配电网柔性交流直流混合供电系统

摘要

本发明提供一种配电网柔性交流直流混合供电系统，所述系统包括高压级单元、隔离级单元、低压级单元和直流供电单元；所述高压级单元、隔离级单元和低压级单元依次连接，所述高压级单元与隔离级单元之间、隔离级单元与低压级单元之间均通过直流母线连接。所述直流供电单元与隔离级单元与低压级单元之间的直流母线并联。本发明提供一种配电网柔性交流直流混合供电系统，融合了传统配电变压器和DFACTS控制器的功能，彻底改变了传统变压器的刚性控制结构，使配电网控制更简洁灵活，不仅可以提供高质量的交流电能输出而且还能提供高质量的直流电能输出。

主权项

一种配电网柔性交流直流混合供电系统，其特征在于：所述系统包括高压级单元、隔离级单元、低压级单元和直流供电单元；所述高压级单元、隔离级单元和低压级单元依次连接，所述高压级单元与隔离级单元之间、隔离级单元与低压级单元之间均通过直流母线连接；所述直流供电单元与隔离级单元和低压级单元之间的直流母线并联；所述系统为三相四线制的交流直流混合供电系统；所述高压级单元包括第一AC/DC变换器，所述第一AC/DC变换器包括三相全桥整流有源前端、控制器和辅助设备；控制器产生调制信号对三相全桥整流有源前端的电力电子器件主电路进行控制；辅助设备接收控制器的调制信号并产生驱动信号，对三相全桥整流有源前端的电力电子器件的通断进行驱动，并对三相全桥整流有源前端的过温、过压和过流进行保护，实现三相全桥整流有源前端的变量检测和反馈控制，使三相全桥整流有源前端安全启动、停机和散热；所述第一AC/DC变换器交流侧接入配电网线路，直流侧通过直流母线与隔离级单元的第一DC/AC变换器直流侧相连；所述隔离级单元包括第一DC/AC变换器、隔离变压器和第二AC/DC变换器；所述第一DC/AC变换器包括单相H桥高频谐振逆变器、控制器和辅助设备；控制器产生调制信号对单相H桥高频谐振逆变器的电力电子器件主电路进行控制，实现输入直流到高频交流方波；辅助设备接收控制器的调制信号并产生驱动信号，对单相H桥高频谐振逆变器的电力电子器件的通断进行驱动，并对单相H桥高频谐振逆变器的过温、过压和过流进行保护，使单相H桥高频谐振逆变器安全启动、停机和散热；所述第一DC/AC变换器直流侧与高压级直流母线相并连，交流侧输出高频交流方波与隔离级中/高频变压器一次侧相连；所述隔离级变压器为一次侧1路输入、二次侧3路输出的隔离变压器；一次侧与隔离级第一DC/AC变换器高频方波交流侧相并连，二次侧3个接口分别与隔离级第二AC/DC变换器的3单相H桥高频谐振整流器的高频方波交流侧相并连；所述隔离变压器为中频隔离变压器或高频隔离变压器；所述第二AC/DC变换器包括3个单相H桥高频谐振整流器、控制器和辅助设备；控制器产生调制信号对3个单相H桥高频谐振整流器的电力电子器件主电路进行控制，实现输入高频方波交流到直流变换；辅助设备接收控制器的调制信号并产生驱动信号，对单相H桥高频谐振整流器的电力电子器件的通断进行驱动，并对单相H桥高频谐振整流器的过温、过压和过流进行保护，使单相H桥高频谐振整流器安全启动、停机和散热；所述第二AC/DC变换器交流侧3个单相H桥高频谐振整流器分别与隔离变压器的二次侧3路输出相并连，3路直流侧分别通过直流母线与低压级第二DC/AC变换器的3个单相H桥逆变器直流侧相并连以及分别与直流供电单元的DC/DC变换器的3个半桥斩波器的高压侧相并连；所述低压级单元包括第二DC/AC变换器，所述第二DC/AC变换器包括3个单相H桥逆变器、控制器、3个LC滤波器和辅助设备；控制器产生调制信号对3个单相H桥逆变器的电力电子器件主电路进行控制，实现输入直流到工频交流变换；辅助设备接收控制器的调制信号并产生驱动信号，对单相H桥逆变器的电力电子器件的通断进行驱动，并对单相H桥逆变器的过温、过压和过流进行保护，实现单相H桥逆变器的变量检测和反馈控制，使单相H桥逆变器安全启动、停机和散热；3个单相H桥逆变器直流侧分别与隔离级3个直流母线相并连，交流侧分别与3个LC滤波器相并连，消除电压谐波，达到滤波的作用，输出按YN联结，形成三相四线输出，实现三相电压恒定、波形正弦、相位互相相差120°的工频交流输出；所述直流供电单元包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器包括3个半桥斩波器、3个LCL滤波器、控制器和辅助设备；控制器产生调制信号对3个半桥斩波器的电力电子器件主电路进行控制，实现输入直流到所需电压等级的直流变换；辅助设备接收控制器的调制信号并产生驱动信号，对半桥斩波器的电力电子器件的通断进行驱动，并对半桥斩波器的过温、过压和过流进行保护，实现半桥斩波器的变量检测和反馈控制，使半桥斩波器安全启动、停机散热；所述DC/DC变换器的3个半桥斩波器的高压侧分别与隔离级3个直流母线相并联，低压侧分别与3个LCL滤波器相连，输出高电能质量的直流用电。