本發(fā)明涉及一種電力集能器，具體地講涉及一種直流隔離型的多端口電力集能器的電路拓?fù)洹?/p>

背景技術(shù)：

由于風(fēng)電、太陽能等綠色可再生能源發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性特點，傳統(tǒng)電力裝備、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行技術(shù)等在接納越來越多的分布式可再生電源方面越來越力不從心，以微電網(wǎng)方式接入配電網(wǎng)是目前解決分布式電源高滲透率接入配電網(wǎng)的有效方法。

然而目前構(gòu)建微電網(wǎng)方式基本都采用各個分布式電源利用各自的電力電子并網(wǎng)逆變器的方式接入配電變壓器低壓側(cè)交流線路的方法或利用電力電子整流器增加直流線路，直流型分布式電源再利用直流斬波器接入直流線路。這種方式雖然在一定范圍內(nèi)解決了分布式電源的接入，但是由于各個并網(wǎng)變換器，既要解決分布式電源機(jī)側(cè)控制和能量傳遞問題還要兼顧電網(wǎng)跟蹤和并網(wǎng)問題，難于集中化管理，不利于協(xié)調(diào)優(yōu)化能量管理，并且效率低下，不利于微電網(wǎng)的建設(shè)，更難于實現(xiàn)即插即用功能。

因此需要提出一種方便分布式電源接入的一體化柔性控制的電力集能器來解決以上問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種直流隔離型的多端口電力集能器的電路拓?fù)洹?/p>

一種直流隔離型的多端口電力集能器的電路拓?fù)?，其特征在于，所述電路拓?fù)浒ú⒕W(wǎng)級、儲能級、交流源荷級和直流源荷級；所述并網(wǎng)級通過直流鏈路分別與儲能級、交流源荷級和直流源荷級相連。

進(jìn)一步的，所述并網(wǎng)級由三相或單相AC/DC變換器構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述儲能級包括DC/DC變換器和儲能單元，所述儲能單元通過所述DC/DC變換器與直流鏈路相連。

進(jìn)一步的，所述交流源荷級由三相四線或單相DC/AC變換器構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述直流源荷級包括中壓直流線路和低壓直流線路。

進(jìn)一步的，所述中壓直流線路與直流鏈路直接相連。

進(jìn)一步的，所述低壓直流線路通過DC/DC變換器與直流鏈路相連。

進(jìn)一步的，所述低壓直流線路的電路拓?fù)浒p向有源橋電路和低壓直流線路。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的技術(shù)方案由基于全柔性化控制的電力集能器來統(tǒng)一進(jìn)行并網(wǎng)管理，統(tǒng)一提供多電壓等級直流線路，統(tǒng)一電能質(zhì)量控制，統(tǒng)一管理微電網(wǎng)與配網(wǎng)的能量交換，進(jìn)行一體化控制，大大提高了管理效能，而其他分布式電源接入的電力電子裝備只需考慮機(jī)側(cè)變流控制，簡化了大量分布式電源接入設(shè)備的結(jié)構(gòu)和控制過程。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案對交流負(fù)荷側(cè)，能補(bǔ)償或隔離電壓諧波、電壓上升和下降、電壓不平衡、電壓波動以及電壓脈沖和振蕩瞬變等擾動，以標(biāo)稱或額定頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對用戶供電，同時在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值大小相等、相位對稱且互差120°。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案對直流負(fù)荷，可以從該技術(shù)直接獲取高質(zhì)量的多電壓等級直流電能而無需其他整流裝置。

4、對多種分布式電源、儲能、電動汽車，可經(jīng)過機(jī)側(cè)變流器實現(xiàn)即插即用接入。

5、將分布式電源、儲能和負(fù)荷側(cè)與交流配網(wǎng)側(cè)通過直流鏈路完全隔離，大大提高了系統(tǒng)的電能質(zhì)量和安全性。

附圖說明

圖1為電力集能器核心模塊主電路結(jié)構(gòu)；

圖2為傳統(tǒng)交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)典型架構(gòu)；

圖3為以電力集能器為關(guān)鍵設(shè)備的新型交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，以兩個實施案例，對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本專利提出了一種基于電力電子技術(shù)的靈活、全可控的電力集能器以及基于該電力集能器的分布式電源通用接入微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)由電力集能器統(tǒng)一進(jìn)行并網(wǎng)管理、能量管控和電能質(zhì)量控制，統(tǒng)一提供交、直流線路。對于分布式電源的即插即用接入，便于統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理和提高效率，該技術(shù)不僅有電能質(zhì)量控制裝置的功能還能同時對不同的用戶提供交直流混合用電。

該電力集能器系統(tǒng)主要由：并網(wǎng)級、儲能級、交流源荷級和直流源荷級四部分構(gòu)成，其主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，并網(wǎng)級經(jīng)直流鏈路與儲能級和交流源荷級、直流源荷級相連。其中并網(wǎng)級主要由三相或單相AC/DC變換器構(gòu)成，在供電模式下主要完成交流到直流的變換，并保持直流電壓恒定和單位功率因數(shù)運行，在并網(wǎng)模式下跟蹤電網(wǎng)，并控制與電網(wǎng)的電能交換，并網(wǎng)級輸入線電壓為AC100V～400V，輸出直流鏈路電壓范圍為DC200V～800V。儲能級中儲能單元經(jīng)雙向DC/DC變換器1與直流鏈路相連，自主提供儲能支撐、電能質(zhì)量控制和能量調(diào)度功能，提高供電可靠性。交流源荷級主要由DC/AC變換器2構(gòu)成，負(fù)責(zé)提供高質(zhì)量的三相四線交流供電或單相交流供電和工頻交流分布式電源的直接并網(wǎng)連接，交流端口額定相電壓為AC100V～220V，額定頻率為50Hz。直流源荷級包括中壓直流線路和低壓直流線路兩部分。其中，中壓直流線路與直流鏈路直接相連，提供電壓恒定的雙向直流線路，方便分布式電源、儲能的即插即用接入，也可給中壓直流負(fù)荷供電，電壓范圍為DC200V～800V；低壓直流線路經(jīng)直流隔離DC/DC變換器與直流鏈路相連，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用DAB(dual active bridge,雙向有源橋)電路，利用DAB中高頻隔離變壓器的變壓作用實現(xiàn)中壓到低壓的變化，并實現(xiàn)直流斬波，直接供電給低壓直流負(fù)荷，其輸出額定電壓為DC5～48V。

傳統(tǒng)的交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)附圖2所示，分布式電源通過各自的電力電子并網(wǎng)逆變器接入配電變壓器低壓側(cè)交流線路或是利用電力電子整流器增加直流線路，直流型分布式電源再利用直流斬波器接入直流線路，這種方式雖然在一定范圍內(nèi)解決了分布式電源的接入，但是由于各個并網(wǎng)變換器，既要解決分布式電源機(jī)側(cè)控制和能量傳遞問題還要兼顧電網(wǎng)跟蹤和并網(wǎng)問題，使得集中化管理困難，不利于協(xié)調(diào)優(yōu)化能量管理，并且效率低下，不利于微電網(wǎng)的建設(shè)，更難于實現(xiàn)即插即用功能。

本專利設(shè)計的基于電力集能器的分布式電源通用接入微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附圖3所示，電力集能器經(jīng)公共鏈接點PCC與配電變壓器低壓側(cè)相連，電力集能器由并網(wǎng)級、隔離級、交流源荷級和直流源荷級四部分構(gòu)成，且每個部分均由電力電子變換器等固態(tài)模塊構(gòu)成，因此它可以靈活變換電流形態(tài)，實現(xiàn)雙向電能的傳遞，在提供雙向交流線路的同時，還可以提供多種電壓等級的雙向直流線路，并且統(tǒng)一進(jìn)行分布式電源并網(wǎng)和電能質(zhì)量控制。中壓直流線路可以方便分布式電源(風(fēng)電、光伏、燃料電池等)、分布式儲能(交流型儲能裝置飛輪儲能系統(tǒng)、直流型儲能裝置超級電容儲能系統(tǒng)、蓄電池儲能系統(tǒng)等)和中壓直流負(fù)荷的即插即用接入，這些分布式電源和儲能裝置通過機(jī)側(cè)變流器接入中壓直流線路，而不再需要傳統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)側(cè)變流器只需控制機(jī)側(cè)發(fā)電和功率運行，而與配電網(wǎng)的并網(wǎng)功能都由電力集能器的并網(wǎng)級統(tǒng)一管理，從而大大減化了分布式電源和儲能裝置變流器的結(jié)構(gòu)和控制，便于集中化管理和即插即用接入。低壓直流線路可以直接給相關(guān)低壓直流負(fù)荷供電；而交流線路可以方便工頻交流型電源直接接入，如：微型燃?xì)廨啓C(jī)、冷熱電三聯(lián)供等，同樣可以提供高質(zhì)量的交流供電。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。