本发明涉及一种供电系统，具体是一种基于固态变压器的智能小区供电系统。
背景技术：
为满足经济社会快速发展的用电需求，促进节能减排，国家电网公司积极转变电网发展方式，确立了建设坚强智能电网的发展战略。智能用电作为坚强智能电网的重要组成部分，而智能小区是实现供电智能可靠、服务智能互动、能效智能管理，提升供电质量和服务品质，增强电网综合服务能力的重要手段。新能源是未来能源结构的基础，而且不会对环境产生污染。将新能源技术应用到智能小区中，可以有效的实现节能减排、低碳经济的要求。目前还没有采用固态变压器的智能小区供电系统。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于固态变压器的智能小区供电系统，能监控发电、储能系统以及移动互联网应用的情况，并可完成供电数据的采集、记录、显示的功能，从而实现对智能小区供电系统的控制运行。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于固态变压器的智能小区供电系统，包括交流输电网、双向智能电表、综合直流电源、智能汇流箱、智能通信系统、直流负载配电网、交流负载配电网和固态变压器，所述固态变压器包括AC/DC整流模块、DC/DC变换模块和DC/AC逆变模块，交流输电网与双向智能电表的一端连接，双向智能电表的另一端与AC/DC整流模块的输入端连接，AC/DC整流模块的输出端与DC/DC变换模块的输入端连接，DC/DC变换模块的输出端分别与直流负载配电网和DC/AC逆变模块的输入端连接，DC/AC逆变模块的输出端与交流负载配电网连接，综合直流电源与智能汇流箱的输入端连接，智能汇流箱的输出端连接在AC/DC整流模块与DC/DC变换模块之间，所述智能通信系统分别连接在DC/DC变换模块与直流负载配电网之间和DC/AC逆变模块与交流负载配电网之间。
进一步，所述智能通信系统由智能监控终端和智能信息箱组成。
进一步，所述综合直流电源为风力发电、光伏发电及蓄电池组中的一种或多种组合。
进一步，所述AC/DC整流模块包括两个全控型开关器件串联组成的控制开关组和电容，所述控制开关组为三个，三个控制开关组和电容并联，所述控制开关组中的每个全控型开关器件均并联有二极管，所述三个交流输入端分别连接在三个控制开关组中全控型开关器件之间，两个直流输出端接在电容的两端。
进一步，所述DC/DC变换模块包括低压侧直流电容、单相全桥逆变器、高频变压器、单相桥式整流器和高压侧直流电容；低压侧直流电容与单相全桥逆变器连接，单相全桥逆变器和单相桥式整流器均包括两个并联的控制开关组，所述控制开关组由两个全控型开关器件串联组成，所述每个全控型开关器件的两端均并联有二极管，高频变压器的一端连接单相全桥逆变器的两个控制开关组中全控型开关器件之间的电路上，高频变压器的另一端连接在单相桥式整流器的两个控制开关组中全控型开关器件之间的电路上，单相桥式整流器与高压侧直流电容连接。
进一步，所述DC/AC整流模块包括两个全控型开关器件串联组成的控制开关组和电容，所述控制开关组为三个，三个控制开关组和电容并联，所述控制开关组中的每个全控型开关器件均并联有二极管，两个直流输入端接在电容的两端，所述三个交流输出端分别连接在三个控制开关组中全控型开关器件之间。
进一步，所述全控型开关器件为IGBT、IGCT和MOSFET的其中之一。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、整合风能，太阳能，蓄电池等可再生能源，实现分布式能源可靠并网，保证廉价可靠的小区电能供应，帮助能源体系实现向低碳、高效、环保的转变。
2、采用固态变压器结构设计，使直流电源与交流输电网共用直流升压电路和逆变电路，可以显著减小系统体积和成本，提高设备利用率；采用高频变压器升压，在实现电压等级变换的同时达到电气隔离目的。
附图说明
图1为本发明的整体电原理框图
图2为本发明中AC/DC整流模块的电路原理图
图3为本发明中DC/DC变换模块的电路原理图
图4为本发明中DC/AC逆变模块的电路原理图
图5为本发明的监控电原理框图
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明包括交流输电网、双向智能电表、综合直流电源、智能汇流箱、智能通信系统、直流负载配电网、交流负载配电网和固态变压器，所述固态变压器包括AC/DC整流模块、DC/DC变换模块和DC/AC逆变模块，交流输电网与双向智能电表的一端连接，双向智能电表的另一端与AC/DC整流模块的输入端连接，AC/DC整流模块的输出端与DC/DC变换模块的输入端连接，DC/DC变换模块的输出端分别与直流负载配电网和DC/AC逆变模块的输入端连接，DC/AC逆变模块的输出端与交流负载配电网连接，综合直流电源与智能汇流箱的输入端连接，智能汇流箱的输出端连接在AC/DC整流模块与DC/DC变换模块之间，所述智能通信系统分别连接在DC/DC变换模块与直流负载配电网之间和DC/AC逆变模块与交流负载配电网之间。
进一步，所述智能通信系统由智能监控终端和智能信息箱组成。智能监控终端连接多个交直流充电桩、蓄电池组及小区路灯组件，可对充电桩、蓄电池组充电情况和小区路灯用电情况进行监控。智能信息箱连接多个交流负载及相应的智能家居系统，用于采集用户信息和用电信息，接收各用户的智能家居请求信号并进行及时的处理。
进一步，所述综合直流电源为风力发电、光伏发电及蓄电池组中的一种或多种组合。新能源直流配电网中，风力发电机的输出端、屋顶光伏阵列的输出端和蓄电池的输出端共同接入智能汇流箱的输入端，智能汇流箱的输出端作为其输出端。智能汇流箱起到交直流变化处理和汇流的作用。
进一步，所述AC/DC整流模块包括两个全控型开关器件串联组成的控制开关组和电容，所述控制开关组为三个，三个控制开关组和电容并联，所述控制开关组中的每个全控型开关器件均并联有二极管，所述三个交流输入端分别连接在三个控制开关组中全控型开关器件之间，两个直流输出端接在电容的两端。
进一步，所述DC/DC变换模块包括低压侧直流电容、单相全桥逆变器、高频变压器、单相桥式整流器和高压侧直流电容；低压侧直流电容与单相全桥逆变器连接，单相全桥逆变器和单相桥式整流器均包括两个并联的控制开关组，所述控制开关组由两个全控型开关器件串联组成，所述每个全控型开关器件的两端均并联有二极管，高频变压器的一端连接单相全桥逆变器的两个控制开关组中全控型开关器件之间的电路上，高频变压器的另一端连接在单相桥式整流器的两个控制开关组中全控型开关器件之间的电路上，单相桥式整流器与高压侧直流电容连接。
进一步，所述DC/AC整流模块包括两个全控型开关器件串联组成的控制开关组和电容，所述控制开关组为三个，三个控制开关组和电容并联，所述控制开关组中的每个全控型开关器件均并联有二极管，两个直流输入端接在电容的两端，三个交流输出端分别连接在三个控制开关组中全控型开关器件之间。
进一步，所述全控型开关器件为IGBT、IGCT和MOSFET的其中之一。
本发明的具体运行过程为：
(1)供电系统
智能小区供电系统由风力、光伏发电、蓄电池组及交流输电网共同组成。风力、光伏发电、蓄电池组电能经智能汇流箱接入固态变压器的DC/DC变换模块。交流输电网接入固态变压器的AC/DC整流模块，也汇入固态变压器的DC/DC变换模块，经高频变压器升压转换成高压直流向直流负载供电，最后经DC/AC逆变模块转换成市电向交流负载供电。
(2)配电系统
为了较好的协调智能小区新能源供电系统能量的流动，实现功率的合理分配，将固态变压器的控制目标定位为保持DC/DC变换模块输出直流电压稳定，保证DC/AC逆变模块输出电能单位功率因数运行，输出功率波动小，输出电流是正弦波且谐波分量小。控制模块对单相全桥逆变器和单相全桥整流器均采用PWM控制，而对DC/AC逆变模块采用电压、电流双闭环控制策略，并结合同步锁相控制技术，实现输出电流与电压同频同相。
(2)监控系统
如图5所示，通过现有的综合监控管理系统连接双向智能电表并将记录的数据传送至智能电力营业厅；连接智能汇流箱，按照新能源接口处特征信号的变化给固态变压器合适的控制信号，进行快速准确的功率调节；连接智能通信系统，通过智能通信系统中的智能监控终端，可实现对每个充电桩计量、控制装置及用户充电的统计，从而对用户的充电进行有效的管理；通过智能通信系统中的智能信息箱，可实现用户信息和用电信息的实时采集、监控和分析，从而完成家居产品的智能管理，达到节电节能的目的。