基于分布式发电系统的三元换流系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子及家用电器领域，具体而言，涉及一种基于分布式发电系统 的三元换流系统。
【背景技术】
[0002] 随着可再生能源开发利用的热潮，光伏发电等可再生能源并网技术得到的迅速的 发展和应用。目前广泛应用于光伏能源回馈电网系统的方案是：首先将太阳能转化为电能， 然后将电能通过DC/DC换流器转换为满足DC/AC换流器进行脉宽调制或空间矢量脉宽调制 的直流电压，最后通过DC/AC换流器将光伏能源回馈给交流电网。负载用电则是光伏能源 汇入电网系统后，由电网系统统一进行调度提供。
[0003] 根据负载取电点的不同，近年来准直流并网技术也得到较快发展，如三洋、美的等 品牌的并网方案。准直流并网技术其能量回馈电网方式与传统交流并网回馈方案相同，其 区别仅在于负载用电直接从DC/DC换流器后的直流电处取电，然后通过其他换流措施进行 负载控制。
[0004] 在交流并网系统中或准直流并网系统中，最主要的环节就是逆变器（DC/AC换流 器)，其采用的是SPWM逆变技术或SVPWM逆变技术。在理论与实践中，该方案能够满足光伏 能源回馈电网系统的要求，并且保证电网的稳定及能量的双向流动，但由于该方案电路复 杂，控制繁琐，并且通过两级或以上的高频开关转换，导致较大的能量损耗，降低了并网逆 变装置的效率。
[0005] 全直流并网技术则是将光伏组件输出的直流电直接并入变频器的直流母线，进行 负载的驱动控制及电网回馈，同时利用新型的潮流预测控制技术及柔性直流输配电技术实 现直流电能的双向流动。
[0006] 但上述全直流并网技术的实现，很难控制直流能量的双向流动换相；而且，换流站 需要接入具有足够短路容量的有源交流电网来实现；另外，换流站需要吸收大量的无功功 率，需要较大容量的滤波和无功补偿装置；潮流反向困难，不利于构建灵活的多端直流系 统。
[0007] 目前针对相关技术的全直流并网技术无法实现多端直流系统的灵活控制的问题， 目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0008] 针对相关技术的全直流并网技术无法实现多端直流系统的灵活控制的问题，目前 尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种基于分布式发电系统的 三元换流系统，以解决上述问题。
[0009] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于分布式发电系统的 三元换流系统，该系统包括：分布式发电系统、负载系统、电网系统、分别与分布式发电系 统、负载系统和电网系统连接的换流装置和控制器；换流装置包括：逆变装置和整流逆变 装置，逆变装置通过第一组直流母线与整流逆变装置连接；分布式发电系统通过第二组直 流母线与换流装置连接，且第一组直流母线与第二组直流母线并联连接；其中，控制器控制 分布式发电系统、负载系统和电网系统各自与换流装置的连接状态，连接状态包括连通或 关断。
[0010] 通过本发明，采用分布式发电系统、负载系统、电网系统、分别与分布式发电系统、 负载系统和电网系统连接的换流装置和控制器；换流装置包括：逆变装置和整流逆变装 置，逆变装置通过第一组直流母线与整流逆变装置连接；分布式发电系统通过第二组直流 母线与换流装置连接，且第一组直流母线与第二组直流母线并联连接；其中，控制器控制分 布式发电系统、负载系统和电网系统各自与换流装置的连接状态，连接状态包括连通或关 断，解决了相关现有技术的全直流并网技术无法实现多端直流系统的灵活控制的问题，进 而实现可以实现多端直流系统的灵活控制的效果。
【附图说明】
[0011] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0012] 图1是根据本发明实施例的基于分布式发电系统的三元换流系统的结构示意图；
[0013] 图2是根据图1所示实施例的整流逆变装置的结构示意图；
[0014] 图3是根据本发明实施例的第一种优选的三元换流系统的结构示意图；
[0015] 图4是根据本发明实施例的第二种优选的三元换流系统的结构示意图；
[0016] 图5是根据本发明实施例的第三种优选的三元换流系统的结构示意图；
[0017] 图6是根据本发明实施例的第四种优选的三元换流系统的结构示意图；
[0018] 图7是根据本发明实施例的第五种优选的三元换流系统的结构示意图；
[0019]图8是根据本发明实施例的支持多端直流的优选的三元换流系统的结构示意图；
[0020] 图9是根据本发明实施例的双直流母线实现负载系统的控制及相关检测单元的 供电结构示意图；以及
[0021] 图10是根据本发明实施例的潮流预测及柔性直流输配电系统实现的直流输配电 控制方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0023] 在其最基本的配置中，图1是根据本发明实施例的基于分布式发电系统的三元换 流系统的结构示意图。
[0024] 如图1所示，该基于分布式发电系统的三元换流系统可以包括：分布式发电系统 10、负载系统30、电网系统50、分别与分布式发电系统、负载系统和电网系统连接的换流装 置70和控制器90。
[0025] 其中，换流装置70可以包括：逆变装置701和整流逆变装置702,逆变装置701通 过第一组直流母线与整流逆变装置702连接；分布式发电系统10通过第二组直流母线与换 流装置连接70,且第一组直流母线与第二组直流母线并联连接；其中，控制器90控制分布 式发电系统10、负载系统30和电网系统50各自与换流装置70的连接状态，连接状态包括 连通或关断。
[0026] 本申请上述实施例建立了分布式发电系统、负载(包含但不限于定频、变频负载） 系统和公用电网系统三者之间的三元换流模型，实现了电能在直流侧双向流动多路混合的 全直流并网技术，系统潮流翻转时，即系统能量发生翻转，由正能量翻转为负能量或者由耗 电转换为供电的过程中，直流电流反向传输，而直流电压极性保持不变，有利于构成既能方 便控制潮流又具有较高可靠性的并联多端直流系统。从而解决了相关现有技术的全直流并 网技术无法实现多端直流系统的灵活控制的问题，进而实现可以实现多端直流系统的灵活 控制的效果。
[0027] 具体的，上述三元换流系统可以以光伏发用电一体的并网系统(负载变频离心机 组额定功率为380Kw，光伏发电系统标称功率400Kw)为例，本申请上述三元换流系统可以 包括：分布式发电系统，负载系统及电网系统三兀。
[0028] 优选地，可以定义电网系统输入的有功功率为其输出的负向有功功率，则电网系 统输出的有功功率与分布式发电系统输出的有功功率之和等于负载系统消耗的有功功率。
[0029] 优选地，如图2所示，本申请上述实施例中的整流逆变装置702可以包括：全控换 流桥4、直流侧电容器5(例如电网）、换流电抗器1和交流滤波器2。还可以包括：直流输电 线3和阻抗6。
[0030] 其中，全控换流桥，包括采用三相两电平的拓扑结构，且每一桥臂均由IGBT组成， 用于将直流电和交流电进行相互转换。
[0031]直流侧电容器，与全控换流桥并联连接，用于为全控换流桥提供电压支撑并缓冲 桥臂关断时的冲击电流、减小直流侧谐波。
[0032]换流电抗器，与全控换流桥连通，用于对直流侧的电流进行滤波处理。<