一种交直流一体化电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种交直流一体化电源。该电源包括变电站提供的三相输入电源以及通过太阳能逆变器提供的单相输出电源，单相输出电源通过一太阳能输入隔离开关与三相输入电源中的C相经过一交流输入隔离开关并网，并网后线路经过一单相隔离变压器连接有逆变模块进行交流逆变输出，并网后线路还连接并联连接的2-4个充电模块，充电模块的输出端连接在直流母排I上提供直流220V输出，直流母排I通过两个并联的直流交换器提供直流48V输出。本实用新型采用两路交流电源输入提供可靠的工作电源，其输出包380V/220V交流电源、220V/110V直流电源、48V通信用直流电源。太阳能作为应急电源，同时在移动站停运期间保证移动站附属设施正常运转。
【专利说明】一种交直流一体化电源
【技术领域】
[0001]本实用新型属于移动型变电站电源领域，尤其涉及一种应用于110(66)千伏智能型移动变电站的超级电容器和太阳能交直流一体化电源。
【背景技术】
[0002]目前，移动式变电站已经在北美及欧洲有着广泛的运用，据悉在北京、甘肃、郑州等地已有多台1kV的移动式变电站运行，大连、山东及四川等地已有多台110 (66) kV的移动式变电站在运行。
[0003]移动式变电站采用完全车载的方式，由拖车、箱变、高压电缆绞盘、低压电缆绞盘等构成。具有体积小、方便移动，电气布置合理、结构紧凑、变压器容量小、配出少，便于遥控、遥测，节能环保、环境和谐、节约占地等优点。
[0004]目前，移动式表电站多采用传统的铅酸蓄电池组，具有维护费用高，电池的使用寿命短，环境污染的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种旨在解决输出包380V/220V交流电源、220V/110V直流电源、48V通信用直流电源，太阳能作为应急电源，同时在移动站停运期间保证移动站附属设施正常运转的超级电容器和太阳能交直流一体化电源。
[0006]本实用新型是这样实现的，一种交直流一体化电源，该电源包括变电站提供的三相输入电源以及通过太阳能逆变器提供的单相输出电源，单相输出电源通过一太阳能输入隔离开关与三相输入电源中的C相经过一交流输入隔离开关并网，并网后线路通过一单相隔离变压器连接有逆变模块进行交流逆变输出，并网后线路还连接并联连接的2-4个充电模块，充电模块的输出端连接在直流母排I上提供直流220V输出，直流母排I通过两个并联的直流交换器提供直流48V输出。
[0007]进一步地，充电模块的输出端通过一电容充电接触器连接在直流母排II上，然后直流母排II通过导线与直流母排I连接，在直流母排II上连接有超级电容器，直流母排I上通过逆变器直流输入接触器连接在逆变模块的输入端。
[0008]进一步地，在直流母排II与直流母排I之间分别并联连接有第一 DC/DC模块、第二 DC/DC模块以及第三DC/DC模块，第一 DC/DC模块、第二 DC/DC模块以及第三DC/DC模块分别通过接触器控制连接。
[0009]本实用新型与现有技术相比，有益效果在于:本实用新型采用两路交流电源输入I路由站用变提供(三相380VAC/50HZ)，另一路由太阳能并网逆变器提供。并采用最新的绿色能源-超级电容器代替传统的铅酸蓄电池组，三路供电为全站交直流设备提供可靠的工作电源，其输出包380V/220V交流电源、220V/11V直流电源、48V通信用直流电源。太阳能作为应急电源，同时在移动站停运期间保证移动站附属设施正常运转。
[0010]采用低压转换，将超级电容器低压放电时的能量也充分利用，最大限度地提高了能源的利用率，节药能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型实施例提供的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0013]实施例
[0014]如图1所示，一种交直流一体化电源，该电源包括变电站提供的三相输入电源I以及通过太阳能逆变器提供的单相输出电源2，三相输入电源通过交流输入端子(L1、12、L3、NI)分别通过交流输入A断路器QFl输出A相、交流输入B断路器QF2输出B相、通过隔离开关Gl输出C相，单相输出电源通过交流输入端子(TL2、TN2)以及一太阳能输入隔离开关G2与三相输入电源中的C相经过一交流输入隔离开关Gl后并网，并网后线路经过一逆变器交流输入断路器QF3，一单相隔离变压器Tl连接有逆变模块MKl进行交流逆变输出，并网后线路还连接并联连接的4个充电模块(DMK1、DMK2、DMK3、DMK4)，4个充电模块的输出端分别连接有二极管D1、二极管D2 二极管D3以及二极管D4，充电模块的输出端连接在直流母排15上提供直流220V输出，直流母排15通过48V交换器输入接触器KM6连接两个并联的直流交换器(DYBH4、DYBH5)提供直流48V输出。
[0015]充电模块的输出端通过一电容充电接触器KMl连接在直流母排114上，然后直流母排114通过导线与直流母排15连接，在直流母排114上连接有超级电容器3，通过电容充电接触器KM1，给超级电容器充电，超级电容器3通过电压监测模块进行电压的测量，直流母排I上通过逆变器直流输入接触器KM5连接在逆变模块MKl的输入端。
[0016]在直流母排II与直流母排I之间分别并联连接有第一DC/DC模块DYBHl、第二DC/DC模块DYBH2以及第三DC/DC模块DYBH3，第一 DC/DC模块DYBHl、第二 DC/DC模块DYBH2以及第三DC/DC模块DYBH3分别通过接触器KM2、接触器KM3以及接触器KM4控制连接。
[0017]本实施例中设备的工作原理为:
[0018]正常时(两路交流电源都正常时)C相上的负荷(逆变器、4个220VDC/5A的充电模块等)优先由太阳能逆变器提供(其阻抗较站用变电网低)，当C相上的负荷超出了太阳能逆变器的功率等级时，太阳能逆变器将限功率输出，其余能量由C相站用变提供。
[0019]当站用变停电时，A，B相的交流负荷将自动断开。C相负荷将由太阳能逆变器提供。其中逆变器负载全由太阳能逆变器提供，而直流220VDC上的负荷(220VDC直流负载及48VDC直流负载)，优先由太阳能逆变器通过220VDC/5A充电模块提供，当超出了太阳能逆变器的功率等级后，部份能量由超级电容器放电提供。
[0020]当站用变停电，太阳能逆变器也出现故障(可能是设备本身的故障，也可能是太阳能电池容量不足)时，逆变器负载、220VDC直流负载、48VDC直流负载将全部由超级电容器放电提供。传统的蓄电池组在放电至180VDC(220VDC系统)时，系统将自动切断输出，不再放电(保护蓄电池，再放电将损坏蓄电池组，影响使用寿命)。而此系统采用的是超级电容器，当电容器上的电压低至180VDC时仍然可以继续放电，最低可以放电至50VDC时且循环次数可达500000次，但此时直流母统II电压太低不能供后级使用，为响应国家节能减排的号召，提高能源的利用率，充分利用余下的能量，加装了 3级直流变换装置即第一 DC/DC模块DYBHl、第二 DC/DC模块DYBH2以及第三DC/DC模块DYBH3，当电压监控模块监测到超级电容器两端的电压大于等于180VDC时，超级电容器直接放电给负荷供电；当监测到超级电容器电压在120VDC-180VDC时，切换到第一 DC/DC模块DYBH1，将超级电容器电压变换到稳定的220VDC输出，向负载供电；当监测到超级电容器电压在80VDC-120VDC时，切换到第二 DC/DC模块DYBH2，将超级电容器电压转变到稳定的220VDC输出，向负载供电；当监测到超级电容器电压在50VDC-80VDC时，切换到第三DC/DC模块DYBH3，将超级电容器电压转变到稳定的220VDC输出，向负载供电。为保证供电的连续性，避免临界电压下切换时出现输出中断现象，当电容器电压降到了 180VDC时，将启动第一 DC/DC模块DYBHl (闭合接触器KM2);当电容器电压继续下降，降到120V时，先不关闭第一 DC/DC模块DYBH1，而是先启动第二 DC/DC模块DYBH2 (闭合接触器KM3)，待第二 DC/DC模块DYBH2稳定后再切断第一 DC/DC模块DYBHl (若一直不切断第一 DC/DC模块DYBHl，则有可能因电压太低损坏内部器件)，第三DC/DC模块DYBH3的启动(闭合KM4)与前面逻辑相同。当监测到超级电容器两端的电压低于50V时切断所有负载。
[0021]当电压监控模块监控到超级电容器两端的电压或直流母排电压高于253V时，切断220VDC负载，及电容充电回路(断开电容充电接触器KMl)。逆变器及48VDC负载可先不切断，因那两套设备可以允许输入电压到280VDC。当检测到充电电流过高或放电电流过大(可能后级短路)时切断充电回路及所有负载回路以保护超级电容器免受异常情况的损坏。
[0022]由于超级电容器容量有限，为保证本装置的可靠运行，请将功耗大的负载(如空调等)及不重要的负载直接挂在交流A相或B相上。只有非常非常重要的负荷才接在逆变器的输出端，220VDC直流负载端及48VDC直流负载端，最大限度地延长超级电容器的后备时间，以保证应急状态下的应急处理能力。
[0023]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种交直流一体化电源，其特征在于，该电源包括变电站提供的三相输入电源以及通过太阳能逆变器提供的单相输出电源，单相输出电源通过一太阳能输入隔离开关与三相输入电源中的C相经过一交流输入隔离开关并网，并网后线路经过一单相隔离变压器连接有逆变模块进行交流逆变输出，并网后线路还连接并联连接的2-4个充电模块，充电模块的输出端连接在直流母排I上提供直流220V输出，直流母排I通过两个并联的直流交换器提供直流48V输出。
2.如权利要求1所述的交直流一体化电源，其特征在于，充电模块的输出端通过一电容充电接触器连接在直流母排II上，然后直流母排II通过导线与直流母排I连接，在直流母排II上连接有超级电容器，直流母排I上通过逆变器直流输入接触器连接在逆变模块的输入端。
3.如权利要求2所述的交直流一体化电源，其特征在于，在直流母排II与直流母排I之间分别并联连接有第一 DC/DC模块、第二 DC/DC模块以及第三DC/DC模块，第一 DC/DC模块、第二 DC/DC模块以及第三DC/DC模块分别通过接触器控制连接。
【文档编号】H02J11/00GK204012912SQ201420441430
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】陈曦, 陈妍, 赵峰, 于梦琪, 王晶, 朱赫尧, 卫元发, 代俊雯, 潘鑫阳, 高飞, 汤会祥, 张伯虎 申请人:大连电力勘察设计院有限公司