一种交直流微电网的电力集能器系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及柔性交流输配电技术，具体涉及一种交直流微电网的电力集能器系统。
【背景技术】
[0002]由于风电、太阳能等绿色可再生能源发电具有间歇性、随机性特点，传统电力装备、电网结构和运行技术等在接纳越来越多的分布式可再生电源方面越来越力不从心，以微电网方式接入配电网是目前解决分布式电源高渗透率接入配电网的有效方法。然而目前构建微电网的方式都基本采用各个分布式电源利用各自的电力电子并网逆变器的方式接入配电变压器低压侧交流线路的方法或利用电力电子整流器增加直流线路，直流型分布式电源再利用直流斩波器接入直流线路，如附图1所示。图1为传统交流微电网结构图；这种方式虽然在一定范围内解决了分布式电源的接入，但是由于各个并网变换器，既要解决分布式电源机侧控制和能量传递问题还要兼顾电网跟踪和并网问题，使得集中化管理困难，不利于协调优化能量管理，并且效率低下，而且还需要其他电能质量控制设备，这种方式不利于微电网的建设，更难于实现即插即用功能。
[0003]因此，需要提供一种方便分布式电源统一通用接入的一体化柔性控制的电力集能器系统从而解决以上问题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种交直流微电网的电力集能器系统，所述电力集能器系统包括电力电子固态模块、监测模块、信息处理模块、智能控制模块、通信模块、储能模块和电能接口模块，所述储能模块、所述通信模块和所述电能接口模块分别与所述电力电子固态模块相连接，所述智能控制模块、所述监测模块、所述信息处理模块和所述分别与所述通信模块相连接，所述监测模块的另一端与所述信息处理模块相连接。
[0005]优选地，所述电力电子固态模块由电力电子变换器、高频变压器、电力滤波器和接口组成。
[0006]优选地，所述监测模块包括传感器、检测器和信息传递线路。
[0007]优选地，所述信息处理模块包括处理器、存储器和固件。
[0008]优选地，所述智能控制模块包括控制器、存储器、处理器以及固件。
[0009]优选地，所述通信模块包括内部信息总线、外部通讯连接接口和处理固件。
[0010]优选地，所述电能接口模块由交直流标准电气连接端口构成。
[0011]优选地，所述电力电子固态模块的主电路由并网级、隔离级、交流源荷级和直流源荷级四部分构成，所述并网级通过直流链路与所述隔离级相连，所述交流源荷级和所述直流源荷级通过直流链路分别与所述隔离级相连；所述并网级由三相AC/DC变换器构成，所述隔离级包括依次连接的原边DC/AC变换器、高频变压器和副边AC/DC变换器，所述交流源荷级由低压级DC/AC变换器构成，所述直流源荷级由DC/DC变换器构成。
[0012]优选地，所述并网级与隔离级之间设置有DC-Linkl，所述交流源荷级和直流源荷级都与隔呙级之间设置有DC_Link2。
[0013]优选地，所述三相AC/DC变换器由三相进线平波电感和三桥臂电路变换器组成。
[0014]优选地，所述原边DC/AC变换器和所述副边AC/DC变换器均由H桥电路变换器组成。
[0015]优选地，所述低压级DC/AC变换器由四桥臂电路变换器和交流LC滤波电路连接构成。
[0016]优选地，所述DC/DC变换器由中压直流线路、半桥电路斩波器和直流滤波电路构成。
[0017]优选地，所述DC-Linkl由直流电容器组udcl组成，所述DC_Link2由直流电容器组udc2组成。
[0018]优选地，所述DC-Link2由直流电容器组Cl和C2组成。
[0019]与最接近的现有技术比，本发明的优异效果:
[0020]本发明提出了一种基于电力电子技术的灵活、全可控的电力集能系统，该系统由电力集能器统一管理并网功能，统一构建直流和交流线路，统一电能质量控制，对分布式电源的即插即用接入，方便统一协调管理和提高效率，简化了大量分布式电源接入设备的结构和控制过程、微电网与配电网的并网和能量交换由电力集能器系统统一管理，实现了一体化控制，并且可以完全隔离微电网与配电网间的干扰和故障，对电能质量统一控制。本发明提供的技术方案具有高可靠性、安全性、稳定性和经济性。
【附图说明】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0022]图1为传统交流微电网结构图；
[0023]图2为本发明交直流微电网的电力集能器系统结构图；
[0024]图3为本发明图2中的电力集能器电力电子固态模块原理图；
[0025]图4a为本发明图2中的电力集能器电力电子固态模块主电路结构框图；
[0026]图4b为本发明图2中三相四线制电力集能器电力电子固态模块主电路拓扑；
[0027]图4c为本发明图2中基于电容中线的电力集能器电力电子固态模块主电路拓扑；
[0028]图5为基于本发明电力集能器系统的新型交直流混合微电网架构。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0030]为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0031]本发明提出了一种基于电力电子技术的灵活、全可控的电力集能器系统以及基于该电力集能器的微电网系统结构。该系统由电力集能器统一管理并网功能，统一构建直流和交流线路，统一进行电能质量控制，对小型分布式电源的即插即用接入，方便统一协调管理和提高效率。适合交直流微电网即插即用构建。电力集能器是一种将电力电子变换技术、基于电磁感应原理的电能交换技术和信息技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电力设备，采用合适的拓扑结构和全可控电力电子器件可以方便实现四象限运行，使得有功、无功的双向传递。如图2所示，图2为本发明交直流微电网的电力集能器系统结构图。图中电力集能器系统包括电力电子固态模块、监测模块、信息处理模块、智能控制模块、通信模块、储能模块和电能接口模块等7大功能模块，所述储能模块、所述通信模块和所述电能接口模块分别与所述电力电子固态模块相连接，所述智能控制模块、所述监测模块、所述信息处理模块分别与所述通信模块相连接，所述监测模块的另一端与所述信息处理模块相连接。以为详细介绍
[0032](I)电力电子固态模块
[0033]该模块是电能控制的主要物理装置，主要包括电力电子变换器、高频变压器、电力滤波器以及相关固件和接口组成。它是整个电力集能器的核心物理模块，是实现电能灵活控制的主要机构，它的特性直接决定了整个设备的性能。
[0034]电力电子固态模块是电能控制和传递的主要装置。它通过电力电子变换器与储能模块以及电能接口模块进行电气相连，并通过电能接口模块与电网、交直流负载、分布式电源和分布式储能相连，实现即插即用。监测模块对电能转换和传输过程中电力电子变换器、储能模块、电能接口模块的各类信息进行监测，监测的数据信息经由通信模块传递给信息处理模块；信息处理模块将运算处理后的数据传递给智能控制模块；最后，智能控制模块将控制信息作用于电力电子固态模块，从而控制其运行。
[0035](2)监测模块
[0036]包括各类传感器、检测器和信息传递线路。它对设备自身工作状态、电能质量和环境的测量和监测及反馈，并将信息传递给通讯模块，进而将信息传递给信息处理模块和智能控制模块，得到相应的控制信息作用于电力集能器。
[0037]监测模块通过设置各个模块的传感器、检测器经通讯模块的内部信息总线收集和检测各模块的各类信息，并传递给信息处理模块；信息处理模块将运算处理后的数据传递给智能控制模块；最后，智能控制模块将控制信息作用于电力集能器，从而控制其运行。
[0038](3)信息处理模块
[0039]主要包括处理器、存储器以及相关固件。它对电力集能器自身、控制系统、电力电子固态模块和储能模块其他智能设备的数据收集、整理并进行中间数据的计算，对数据格式进行协议化处理；
[0040]信息处理模块将监测模块对电力集能器进行监测的信息数据，经通讯模块内部信息总线得到的数据信息进行处理后经由通信模块传递给智能控制模块；智能控制模块根据输入的数据信息产生相应的控制信号，从而控制电力集能器运行。
[0041](4)智能控制模块
[0042]智能控制模块主要包括控制器、存储器、处理器以及相关固件。它根据信息处理模块传递来的数据信息进行控制算法的运算，最后将得到的控制信息经由通信模块作用于电力集能器的各个模块或通过通讯模块与外部网络进行通讯。它是电力电子固态模块、储能模块和电能接口模块的控制核心，主要功能包括模块间的管理和协调，智能处理和优化，与配电管理系统的协调优化控制等。
[0043](5)通信模块
[0044]通信模块主要包括内部信息总线、外部通讯连接接口和相关处理固件。通信模块主要负责将监测模块监测到的数据传递给信息处理模块，以及将信息处理模块处理过的数据传递给智能控制模块和将智能控制模块输出的控制信息传递给电力集能器的各个模块；同时提供面向实时网络的内部和外部通信连接，以及多种通讯协议的转换和多种信息接入接口，实现信息技术的即插即用功能。
[0045](6)电能接口模块
[0046]主要包括多种交直流标准电气连接端口。交流电网、分布式发电装置和交直流负荷通过电能接口模块与电力电子固态模块电气相连，进而与储能模块相连，智能控制模块经由通信模块控制电能接口模块的运行。
[0047]电力集能器具备了双向功率流和同时提供高质量可控的交直流输出、输入的功能，其电能输入和输出接口产生了较大的变化，它将不再是过去传统变压器的三相交流输入和三相交流输出一进一出的模式，考虑到面向应用的不同会提出不同的输