一种基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及新能源技术领域，特指一种基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着化石燃料资源的日趋紧张，人们对可再生能源的应用要求越来越强烈，目前可供使用的新能源(如风能、太阳能等)被逐步应用于现有电网，但风电、太阳能等新能源发电自身所固有的间歇性、不连续性和不稳定性等特征，使得大量的风电、光伏设施装机后无法持续使用或并网发电。另外，由于新能源本身的不稳定性，使其对传统配电网产生了很多不良影响，包括使得线路调压、无功补偿复杂化；继电保护选型和配置困难；电网短路容量增大；对电能质量有较大干扰；接受电力系统调度困难，使得新能源的大规模发展和推广受到制约。另外现有的新能源供电系统大多采用铅酸蓄电池储能，存在环境污染，循环性差，增加投资和维护成本；而且现有的能源互连仅限于新能源发电装置和储能单元间的内部能量流动，局限于传统的能源网络，转换利用率较低。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现新能源供电系统与外电网之间能量流动，充分利用新能源供电系统并充分保障新能源供电系统可靠运行的基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统，并相应提供一种操作简便的基于新能源互连的功率融通型平衡供电方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
[0005]一种基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统，包括功率调节器、AC/DC双向隔离变换器和新能源供电系统，所述功率调节器包括两个电压源变流器和一个直流电容，所述直流电容与两个电压源变流器并联，两个电压源变流器与外电网相连，所述直流电容的两端通过AC/DC双向隔离变换器与所述新能源供电系统相连，所述AC/DC双向隔离变换器用于实现直流电容与新能源供电系统之间的能量流动；所述AC/DC双向隔离变换器包括依次相连的全桥电路H1、全桥电路H2和全桥电路H3，所述全桥电路H1用于实现整流或逆变功能，所述全桥电路H2和全桥电路H3组合用于实现DC/DC变换功能。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进:
[0007]所述全桥电路H1、全桥电路H2和全桥电路H3均为由四个IGBT模块构成的Η桥电路。
[0008]所述全桥电路Η2与全桥电路Η3之间通过隔离变压器连接。
[0009]两个电压源变流器均通过输出电抗器和单相多绕组变压器连接外电网。
[0010]所述外电网与新电源供电系统之间的能量流动包括三种工作模式:充电工作模式，所述新能源供电系统向所述直流电容充电，此时所述AC/DC双向隔离变换器处于AC/DC/DC工作状态且全桥电路HI处于整流状态；供电工作模式，所述直流电容向新能源供电系统的负载供电，此时所述AC/DC双向隔离变换器处于DC/DC/AC工作状态且全桥电路H1处于无源逆变状态；馈电工作模式，所述直流电容向新能源供电系统的电网馈电，此时所述AC/DC双向隔离变换器处于DC/DC/AC工作状态且全桥电路H1处于有源逆变状态。
[0011 ] 所述新能源供电系统包括风能供电系统或太阳能供电系统。
[0012]本发明还公开了一种基于如上所述的基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统的供电方法，包括三种工作模式:
[0013]充电工作模式:当新能源供电系统的电网功率大于新能源供电系统的负载时，所述新能源供电系统交流电经AC/DC双向隔离变换器AC/DC转换变成高压直流电，再经正向DC/DC转换将低压直流电给直流电容充电；
[0014]供电工作模式:当新能源供电系统异常时，所述直流电容的低压直流电经DC/DC双向隔离变换器DC/DC转换成高压直流电，再经反向DC/AC转换成高压交流电，直接供给新能源供电系统的负载；
[0015]馈电工作模式:当新能源供电系统的电网功率不足时，所述直流电容的低压直流经AC/DC双向隔离变换器的DC/DC转换成高压直流电，再经反向DC/AC转换成与新能源供电系统的电网电压等幅、同频同相的交流电，回馈至新能源供电系统的电网。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进:
[0017]处于充电工作模式时，当所述直流电容的电压高于预设电压时，所述直流电容向外电网释放电能；处于供电工作模式或馈电工作模式时，当所述直流电容的电压低于预设电压时，所述外电网向直流电容充电。
[0018]当处于充电工作模式时，所述AC/DC双向隔离变换器中的全桥电路H1处于整流状态，用于将高压交流电整流成高压直流电，所述全桥电路H2和全桥电路H3处于正向DC/DC转换状态，用于将高压直流电转换成低压直流电。
[0019]当处于供电工作模式时，所述AC/DC双向隔离变换器中的全桥电路H2和全桥电路H3处于反向DC/DC转换状态，用于将低压直流电转换成高压直流电，所述全桥电路H1处于无源逆变状态，用于将高压直流电转换成高压交流电。
[0020]当处于馈电工作模式时，所述AC/DC双向隔离变换器中的全桥电路H2和全桥电路H3处于反向DC/DC转换状态，用于将低压直流电转换成高压直流电，所述全桥电路H1处于有源逆变状态，用于将高压直流电转换成与新能源供电系统的电网电压等幅、同频同相的交流电。
[0021]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0022]本发明的基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统，能够实现新能源供电系统与外电网之间的能量互连共享，既可将新能源供电系统的多余电能馈入外电网供其它用户使用，在新能源供电系统电网电能不足时又可通过直流电容从外电网实时补充电能，持续向新能源供电系统的负载供电；AC/DC双向隔离变换器可将新能源供电系统与外电网相互隔离，降低了新能源供电系统的冲击电压对外电网的干扰；当有故障出现时，可快速切断能源之间的双向流动。本发明的基于新能源互连的功率融通型平衡供电方法，不仅具有如上系统所述的优点，而且当新能源供电系统电压跌落、涌流和瞬时供电中断时，直流电容储能可以起到缓冲作用，补充不足电量，改善电能质量，维持系统稳定；当新能源供电系统电网功率下降时，通过直流电容可向新能源供电网络馈电，缓解电网压力，提高电网功率。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的供电系统的结构示意图。
[0024]图2为本发明的供电系统中AC/DC双向隔离变换器的电路原理图。
[0025]图3为本发明的供电系统处于充电工作模式时的能量流向图。
[0026]图4为本发明的供电系统处于供电工作模式时的能量流向图。
[0027]图5为本发明的供电系统处于馈电工作模式时的能量流向图。
[0028]图6为本发明的供电方法在充电工作模式下全桥电路H1的控制方框图。
[0029]图7为本发明的供电方法在充电工作模式下全桥电路H2和H3的控制方框图。
[0030]图8为本发明的供电方法在供电工作模式下全桥电路H1的控制方框图。
[0031]图9为本发明的供电方法在供电工作模式下全桥电路H2和H3的控制方框图。
[0032]图10为本发明的供电方法在馈电工作模式下全桥电路H1的控制方框图。
[0033]图11为本发明的供电方法在馈电工作模式下全桥电路H2和H3的控制方框图。
【具体实施方式】
[0034]以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
[0035]如图1至图5所示，本实施例的基于新能源互连的功率融通型平衡供电系统，包