一种直流微电网智能供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流微电网智能供电系统，包括三相交流电网、高功率因数整流器、第一隔离型双向直流变换装置、第二隔离型双向直流变换装置、第一直流母线、第二直流母线、微电网能量调度管理系统、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、用于采集三相交流电网的直流侧电压信息、三相进线电流信息及三相进线电压信息的第一采样调理电路、用于采集第一隔离型双向直流变换装置中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第二采样调理电路、以及用于采集第二隔离型双向直流变换装置中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第二采样调理电路。本发明专利技术采用全控整流的方法实现能量的双向流动，并确保电网三相负载的对称。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源领域，涉及一种供电系统，具体涉及一种直流微电网智能供电系统。
技术介绍
随着全世界社会经济的发展，人们对能源的需求日益增长，节能、环保、可持续发展成为当今时代主题。新能源(风能、太阳能等)的开发和利用日渐成为满足人们负荷增长需求、减少环境污染、提高能源综合利用效率和供电可靠性的一种有效途径。由于新能源具有稳定性差、分布广泛、系统控制较为复杂等特点，对于大电网来说，分布式发电系统为一个不可控源，大量分布式电源接入大电网必然会对大电网稳定性产生影响。当大电网发生故障时，分布式电网需要立即断开电网停止运行，这对新能源的利用率产生了很大的限制。随着数字化的普及，越来越多的民用电器数字化，随之而来的电器设备大多采用直流电源供电。为满足直流负荷用电需求和方便分布式直流电源接入主电网，直流微电网应运而生。不同于交流微电网，直流微电网的母线电压为直流，不必控制电压的相位和频率，因此，微电网的可靠性和可控性得到很大的提高。直流微电网作为传统电网的一种有效补充，不仅可以提高电能质量，满足用户多样化的需求，而且可以在紧急情况下作为备用电源为电网提供支撑。现有的直流微型电网采用不控 整流的方法，无法实现能量双向的流动，无法解决电能质量问题，并且与大电网相连的工频变压器的体积较大，成本高，占地面积大，并且不能有效确保电网三相负载的对称，使得电网的稳定性变低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种直流微电网智能供电系统，该系统能实现能量的双向流动与单位功率因数整流，并且能够确保电网三相负载的对称，同时体积小，成本低。为达到上述目的，本专利技术所述的直流微电网智能供电系统包括三相交流电网、高功率因数整流器、第一隔离型双向直流变换装置、第二隔离型双向直流变换装置、第一直流母线、第二直流母线、微电网能量调度管理系统、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、用于采集三相交流电网的直流侧电压信息、三相进线电流信息及三相进线电压信息的第一采样调理电路、用于采集第一隔离型双向直流变换装置中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第二采样调理电路、以及用于采集第二隔离型双向直流变换装置中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第三采样调理电路；所述三相交流电网与高功率因数整流器的输入端相连接，高功率因数整流器的输出端分别通过第一隔离型双向直流变换装置及第二隔离型双向直流变换装置与第一直流母线及第二直流母线相连接；所述微电网能量调度管理系统与第一控制电路、第二控制电路及第三控制电路相连接，第一采样调理电路的输出端与第一控制电路的输入端相连接，第一控制电路的输出端与高功率因数整流器的控制端相连接， 第二采样调理电路的输出端与第二控制电路的输入端相连接，第二控制电路的输出端与第一隔离型双向直流变换装置的控制端相连接，第三采样调理电路的输出端与第三控制电路的输入端相连接，第三控制电路的输出端与第二隔离型双向直流变换装置的控制端相连接。所述三相交流电网与高功率因数整流器的输入端通过第一保护及软启装置相连接。所述高功率因数整流器的输出端分别通过第二保护及软启装置及第三保护及软启装置与第一隔离型双向直流变换装置及第二隔离型双向直流变换装置相连接。所述第一控制电路包括第一DSP芯片及第一驱动电路，第一采样调理电路的输出端与第一DSP芯片的输入端相连接，第一DSP芯片的输出端通过第一驱动电路与高功率因数整流器的控制端相连接。所述第二控制电路包括第二DSP芯片及第二驱动电路，第二采样调理电路的输出端与第二DSP芯片的输入端相连接，第二DSP芯片的输出端通过第二驱动电路与第一隔离型双向直流变换装置的控制端相连接。所述第三控制电路包括第三DSP芯片及第三驱动电路，第三采样调理电路的输出端与第三DSP芯片的输入端相连接，第三DSP芯片的输出端通过第三驱动电路与第二隔离型双向直流变换装置的控制端相连接。所述高功率因数整流器包括三相滤波器及三相全控桥电路，第一保护及软启装置与三相滤波器的输入端相连接，三相滤波器的输出端与三 相全控桥电路的输入端相连接，三相全控桥电路的输出端分别与第一隔离型双向直流变换装置及第二隔离型双向直流变换装置相连接，第一采样调理电路的输入端与三相滤波器的输出端相连接，第一驱动电路的输出端与三相全控桥电路的控制端相连接。所述微电网能量调度管理系统包括手持式智能终端、ARM控制板及上位机，ARM控制板与第一控制电路的控制端、第二控制电路的控制端、第三控制电路的控制端、上位机及手持式智能终端相连接。所述第一直流母线上的电压为48V，第二直流母线上的电压为400V。通过第一采样调理电路采集三相交流电网的直流侧电压信息、三相进线电流信息及三相进线电压信息，第一DSP芯片对三相交流电网的直流侧电压信息、三相进线电流信息及三相进线电压信息进行调理及AD转换，并通过锁相环先锁定三相交流电网的电压相位，然后以所述三相交流电网的电压相位为基准依次进行3/2变换及dq旋转变换，在dq坐标系下先进行电压外环PI运算，得电流内环给定值，所述电流内环给定值进行电流内环PI运算得到高功率因数整流器(A)在dq坐标的系下的端口给定电压值，再将所述高功率因数整流器(A)在dq坐标的系下的端口给定电压值依次进行dq反变换及3/2反变换，得abc坐标系下端口给定电压值，然后对abc坐标系下端口给定电压值进行SPWM调制，并通过第一DSP芯片的ePWM模块生成6路第一脉冲信号，所述第一驱动电路对6路第一脉冲信号进行放大，并通过放大后的6路第一脉冲信号驱动高功率因数整流器的开关管，使得三相进线电流ia、ib、ic正弦化，并且与 三相交流电网的电压ua、ub、uc同相位，使高功率因数整流器输出的直流侧电压Vdc保持恒定及单位功率因数运行。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的直流微电网智能供电系统在工作时，通过高功率因数整流器将三相交流电网的电压整流成直流电压，不仅可以实现交流到直流的能量传递，还可以实现直流向交流电网的能量馈送，满足能量的双向流动；通过第一采样调理电路采集三相交流电网的直流侧电压信息、三相进线电流信息及三相进线电压信息，第一控制电路根据所述三相交流电网的直流侧电压信息、三相进线电流信息及三相进线电压信息将三相进线电流控制成三相正弦电流，并且与三相交流电网的电压同相位，达到改善电能质量的目的，无需额外配置电能质量控制设备，从而节约了设备投资成本；同时由于高功率因数整流器的输入端三相电流可控制为对称分量，保证了电网三相负荷的对称，减小了电网的不平衡性，有利于电力系统安全稳定运行。另外，第一隔离型双向直流变换装置及第二隔离型双向直流变换装置不仅可以实现直流到直流的电压变换，而且可以实现能量的双向流动，同时实现大电网和直流母线的电气隔离，而且在传输相同的功率时，体积更小、质量更轻、造价更低，大大降低了系统造价和系统占地面积，提高了系统经济效益。另外，第一直流母线上的电压为48V，第二直流母线上的电压为400V，第一直流母线可以给小功率电器设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流微电网智能供电系统，其特征在于，包括三相交流电网、高功率因数整流器(A)、第一隔离型双向直流变换装置(B)、第二隔离型双向直流变换装置(C)、第一直流母线(07)、第二直流母线(11)、微电网能量调度管理系统(G)、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电路、用于采集三相交流电网的三相进线电压信息、三相进线电流信息及直流侧电压信息的第一采样调理电路(003)、用于采集第一隔离型双向直流变换装置(B)中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第二采样调理电路(006)、以及用于采集第二隔离型双向直流变换装置(C)中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第三采样调理电路(009)；所述三相交流电网与高功率因数整流器(A)的输入端相连接，高功率因数整流器(A)的输出端分别通过第一隔离型双向直流变换装置(B)及第二隔离型双向直流变换装置(C)与第一直流母线(07)及第二直流母线(11)相连接；所述微电网能量调度管理系统(G)与第一控制电路、第二控制电路及第三控制电路相连接，第一采样调理电路(003)的输出端与第一控制电路的输入端相连接，第一控制电路的输出端与高功率因数整流器(A)的控制端相连接，第二采样调理电路(006)的输出端与第二控制电路的输入端相连接，第二控制电路的输出端与第一隔离型双向直流变换装置(B)的控制端相连接，第三采样调理电路(009)的输出端与第三控制电路的输入端相连接，第三控制电路的输出端与第二隔离型双向直流变换装置(C)的控制端相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种直流微电网智能供电系统，其特征在于，包括三相交流电网、
高功率因数整流器(A)、第一隔离型双向直流变换装置(B)、第二隔离
型双向直流变换装置(C)、第一直流母线(07)、第二直流母线(11)、微
电网能量调度管理系统(G)、第一控制电路、第二控制电路、第三控制电
路、用于采集三相交流电网的三相进线电压信息、三相进线电流信息及直
流侧电压信息的第一采样调理电路(003)、用于采集第一隔离型双向直流
变换装置(B)中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的
第二采样调理电路(006)、以及用于采集第二隔离型双向直流变换装置(C)
中高压侧的电流及电压信息及低压侧的电流及电压信息的第三采样调理
电路(009)；
所述三相交流电网与高功率因数整流器(A)的输入端相连接，高功
率因数整流器(A)的输出端分别通过第一隔离型双向直流变换装置(B)
及第二隔离型双向直流变换装置(C)与第一直流母线(07)及第二直流
母线(11)相连接；
所述微电网能量调度管理系统(G)与第一控制电路、第二控制电路
及第三控制电路相连接，第一采样调理电路(003)的输出端与第一控制
电路的输入端相连接，第一控制电路的输出端与高功率因数整流器(A)
的控制端相连接，第二采样调理电路(006)的输出端与第二控制电路的
输入端相连接，第二控制电路的输出端与第一隔离型双向直流变换装置
(B)的控制端相连接，第三采样调理电路(009)的输出端与第三控制电
路的输入端相连接，第三控制电路的输出端与第二隔离型双向直流变换装
置(C)的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的直流微电网智能供电系统，其特征在于，

\t所述三相交流电网与高功率因数整流器(A)的输入端通过第一保护及软
启装置(01)相连接。
3.根据权利要求2所述的直流微电网智能供电系统，其特征在于，
所述高功率因数整流器(A)的输出端分别通过第二保护及软启装置(04)
及第三保护及软启装置(08)与第一隔离型双向直流变换装置(B)及第
二隔离型双向直流变换装置(C)相连接。
4.根据权利要求1所述的直流微电网智能供电系统，其特征在于，
所述第一控制电路包括第一DSP芯片(002)及第一驱动电路(001)，第
一采样调理电路(003)的输出端与第一DSP芯片(002)的输入端相连
接，第一DSP芯片(002)的输出端通过第一驱动电路(001)与高功率
因数整流器(A)的控制端相连接。
5.根据权利要求4所述的直流微电网智能供电系统，其特征在于，
所述第二控制电路包括第DSP芯片(005)及第二驱动电路(004)，第
二采样调理电路(006)的输出端与第DSP芯片(005)的输入端相连
接，第DSP芯片(005)的输出端通过第二驱动电路(004)与第一隔
离型双向直流变换装置(B)的控制端相连接。
6.根据权利要求5所述的直流微电网智能供...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋勇斌，王跃，刘永慧，李卓强，王华佳，雷万钧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61