一种柔性中压直流配电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统直流输配电技术领域，尤其涉及一种柔性中压直流配电系统。
【背景技术】
[0002]相比传统的配电系统，现代配电系统也发生着很多的变化，并得到广泛的应用，如越来越多的分布式电源的接入，越来越多的直流负荷的出现等等。在上述应用中，相对应交流配电，直流配电则不存在相位和频率的同步问题，使分布式电源接入时的控制变得简单，也使不同配电系统之间的联网变得容易，供电可靠性增强。另外，直流负荷接入直流配网时也可以省略变换环节，减小损耗和节约成本。因此，随着现代配电系统的发展，进一步增强了直流配电的应用需求。
[0003]最近一些年，一些国家也逐渐开展了直流配电的研宄，提出了各自的发展思路。如美国弗吉尼亚理工大学提出的分层的交直流混合配电结构，在这个结构中，交流配电网和直流配电网是同时存在的，配电系统根据电压等级从低到高依次分为皮网、纳网、微网、子网等，而直流环节主要存在于纳网和子网层面。又如美国北卡大学也提出了 FREEDM结构，在该结构中，提出直流母线来汇聚分布式单元，并通过能量路由器接入更高电压等级配电系统，FREEDM结构也是现在具有代表性结构，其类比信息互联网，首次提出了能量互联网和能量路由器的概念。
[0004]但总的来说，目前各国对直流配电网的研宄都还处于试验探索阶段，研宄重点集中在以直流微电网为核心的低压直流配电方面，而配电母线则默认为6kV以上的交流配电母线，然而对于配电母线是直流时的配电系统结构，则研宄较少。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种柔性中压直流配电系统，采用中压直流母线，为直流或交流微电网提供并网接口，且提高了直流或交流微电网运行的可靠性，并满足交流微电网的谐波治理、无功补偿和功率双向流动的需求。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种柔性中压直流配电系统，所述系统包括:
[0007]至少一交流电源；
[0008]至少一电压源换流器，每一电压源换流器的交流侧均与对应的一交流电源相连；
[0009]一中压直流母线；
[0010]多个控制变换单元，每一控制变换单元的输入端均通过所述中压直流母线与所述每一电压源换流器的直流侧相连，其包括开关和电平变换器；其中，所述开关的一端与所述中压直流母线相连，另一端与所述电平变换器的输入端相连；所述电平变换器为双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器之其中任一；以及
[0011]多个电气单元，每一电气单元均与对应的一控制变换单元中的电平变换器的输出端相连。
[0012]其中，当所述电平变换器为所述双向DC/AC变换器时，所述电气单元为双向交流负荷，则所述双向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，交流侧与所述双向交流负荷相连。
[0013]其中，所述双向交流负荷为独立的交流负载、独立的交流电源、第一交流微电网之其中任一；其中，所述第一交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的交流微电网。
[0014]其中，当所述电平变换器为所述单向DC/AC变换器时，所述电气单元为单向交流负荷，则所述单向DC/AC变换器的直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，交流侧与所述单向交流负荷相连。
[0015]其中，所述单向交流负荷为独立的交流负载、第二交流微电网之其中任一；其中，所述第二交流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的交流微电网。
[0016]其中，当所述电平变换器为所述双向DC/DC变换器时，所述电气单元为双向直流负荷，则所述双向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，低压直流侧与所述双向直流负荷相连。
[0017]其中，所述双向直流负荷为独立的直流负载、独立的直流电源、第一直流微电网之其中任一；其中，所述第一直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的具有功率反送能力的直流微电网。
[0018]其中，所述双向DC/DC变换器包括多个相同的DAB子模块，且每一 DAB子模块均包括第一全桥变压器、第二全桥变压器、第一直流滤波电容、第二直流滤波电容及高频隔离变压器；其中，
[0019]所述第一全桥变压器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；其中，所述第一开关与所述第一二极管反向相并联形成第一支路，所述第二开关与所述第二二极管反向相并联形成第二支路，所述第三开关与所述第三二极管反向相并联形成第三支路，所述第四开关与所述第四二极管反向相并联形成第四支路；将所述第一支路与所述第二支路串联成第一回路，所述第三支路与所述第四支路串联成第二回路后，并将所述第一回路、第二回路及第一直流滤波电容相并联，且设置所述第一直流滤波电容的正极与所述第一二极管及第三二极管的负极相连，负极与所述第二二极管及第四二极管的正极相连；设置所述第一二极管的正极与所述高频隔离变压器的初级线圈的一端相连，第三二极管的正极与所述高频隔离变压器的初级线圈的另一端相连；
[0020]所述第二全桥变压器包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；其中，所述第五开关与所述第五二极管反向相并联形成第五支路，所述第六开关与所述第六二极管反向相并联形成第六支路，第七开关与所述第七二极管反向相并联形成第七支路，所述第八开关与所述第八二极管反向相并联形成第八支路；将所述第五支路与所述第六支路串联成第三回路，所述第七支路与所述第八支路串联成第四回路后，并将所述第三回路、第四回路及第二直流滤波电容相并联，且设置所述第二直流滤波电容的正极与所述第五二极管及第七二极管的负极相连，负极与所述第六二极管及第八二极管的正极相连；设置所述第五二极管的正极与所述高频隔离变压器的次级线圈的一端相连，第七二极管的正极与所述高频隔离变压器的次级线圈的另一端相连。
[0021]其中，当所述电平变换器为所述单向DC/DC变换器时，所述电气单元为单向直流负荷，则所述单向DC/DC变换器的高压直流侧与其在同一控制变换单元内的开关相连，低压直流侧与所述单向直流负荷相连。
[0022]其中，所述单向直流负荷为独立的直流负载、第二直流微电网之其中任一；其中，所述第二直流微电网为由分布式电源、储能和负载形成的没有功率反送能力的直流微电网。
[0023]其中，所述电压源换流器包括多个相同的桥臂，且每一桥臂均包括相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂及所述下桥臂均由一桥臂电抗和多个子模块串联形成；其中，所述每一桥臂均相并联连接后形成为所述电压源换流器的直流侧，所述每一桥臂的上桥臂与下桥臂之间的汇接点相串联连接后形成为所述电压源换流器的交流侧。
[0024]其中，每一子模块均包括第九开关、第十开关、第九二极管、第十二极管及第三直流电容；其中，所述第九开关与所述第九二极管反向相并联形成第九支路，所述第十开关与所述第十二极管反向相并联形成第十支路，将所述第九支路、第十支路及第三直流电容相串联成回路，且设置所述第三直流电容的正极与所述第九二极管的负极相连，负极与所述第十二极管的正极相连。
[0025]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0026]1、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以连接多种类型的电平变换器(如双向DC/AC变换器、单向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器、单向DC/DC变换器)，形成多端配电结构，为面向有高可靠性和高电能质量需求的大功率交流电力用户、变频负荷、直流负荷等，提供了可定制性的高质量供电解决方案，并且具有高可靠性；
[0027]2、在本实用新型实施例中，由于中压直流母线可以通过直流变换器(如双向DC/DC变换器、单向DC/DC变