一种基于双Buck型变换器的直流配电网的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于双Buck型变换器的直流配电网，包括能源路由器单元、至少一个信息收集单元、至少一个能量信息转换单元、至少一个交流母线单元、至少一个AC/DC模块单元、至少一个交流负荷单元、至少一个光伏发电装置单元、至少一个储能装置单元、至少一个风力发电装置单元、至少一个电动汽车充电装置单元。其中，能源路由器单元的信息流信号和控制信息流信号基于Z?Wave无线通信技术进行传输，AC/DC模块单元包括一组双Buck型变换器和一个工频逆变桥，仅用两个高频开关，即可获得较好的输出波形。本实用新型可保证信息有效传输，使电网中的能量高质量、高可靠性地进行流动，并大大降低了系统成本。
【专利说明】
一种基于双Buck型变换器的直流配电网
技术领域
[0001]本实用新型属于电力系统直流配电技术领域，具体涉及一种基于双Buck型变换器的直流配电网。
【背景技术】
[0002]随着社会进步和经济发展，电力负荷迅速增长，传统配电网面临着一系列新的挑战。例如，分布式发电及储能技术发展迅速，如何将这些新兴电源有效地接入传统的交流电网；城市发展对电源建设和线路走廊的制约越来越多，导致负荷中心的无功电源更为不足；直流负荷或直流环节的负载日益增多，亟待发展更为有效的供电模式以满足负荷的快速增长。随着电力电子技术发展日趋成熟，重新探索直流方式配电的效果，可为当前日益发展的电网提供一条解决配网问题的新思路。
[0003]直流配电网是以直流为主导的电能配送系统，具有解决现代配电系统面临挑战的潜力。直流配电的主要技术特征:(I)直流配电更为可靠:线路故障率较交流系统更低，可单极运行，响应快、恢复时间短；(2)直流配电效率更高:线路损耗低于交流配电，可直接为日益增多的直流负载提供电能；(3)可提高电能质量;(4)易于实现分布式发电互联。
[0004]直流配电在提供高效电能转换与控制的同时，由于并列运行变换器的数量大、种类多，面临可靠性、安全性、效率等方面的挑战，以及直流电力电子装置的体积、重量、维护和运行费用等问题。因此，考虑到目前直流配电存在的问题，需要一种新的直流配电网以解决信息可靠收集、能量有效流动等问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案:
[0006]—种基于双Buck型变换器的直流配电网，包括能源路由器单元、至少一个信息收集单元、至少一个能量信息转换单元、至少一个交流母线单元、至少一个AC/DC模块单元、至少一个交流负荷单元、至少一个光伏发电装置单元、至少一个储能装置单元、至少一个风力发电装置单元、至少一个电动汽车充电装置单元;其中，能源路由器单元的信息流信号和控制信息流信号基于Z-Wave无线通信技术进行传输，AC/DC模块单元包括一组双Buck型变换器和一个工频逆变桥；
[0007]能源路由器单元:与交流电网、信息收集I单元、信息收集2单元、信息收集3单元、信息收集4单元、能量信息转换I单元、能量信息转换2单元、能量信息转换3单元、能量信息转换4单元连接；
[0008]交流母线单元:与交流电网、交流负荷I单元、交流负荷2单元、AC/DC模块I单元、AC/DC模块2单元、AC/DC模块3单元、AC/DC模块4单元连接；
[0009]AC/DC模块I单元:与交流母线单元、光伏发电装置单元连接；
[0010]AC/DC模块2单元:与交流母线单元、储能装置单元连接；
[0011 ] AC/DC模块3单元:与交流母线单元、风力发电装置单元连接；
[0012]AC/DC模块4单元:与交流母线单元、电动汽车充电装置单元连接；
[0013]光伏发电装置单元:与AC/DC模块I单元、信息收集I单元连接；
[0014]储能装置单元:与AC/DC模块2单元、信息、收集2单元连接；
[0015]风力发电装置单元:与AC/DC模块3单元、信息收集3单元连接；
[0016]电动汽车充电装置单元:与AC/DC模块4单元、信息收集4单元连接；
[0017]信息收集I单元:与光伏发电装置单元、能量信息转换I单元连接；
[0018]信息收集2单元:与储能装置单元、能量信息转换2单元连接；
[0019]信息收集3单元:与风力发电装置单元、能量信息转换3单元连接；
[0020]信息收集4单元:与电动汽车充电装置单元、能量信息转换4单元连接。
[0021]与现有技术相比，本实用新型的直流配电网具有以下优势:
[0022]I)本实用新型提供的基于Z-Wave的信息流交互方式是一种无线组网规格，基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术实现信息的交互，可靠性尚;
[0023]2)本实用新型可保证信息有效传输，使电网中的能量高质量、高可靠性地进行流动，并大大降低了系统成本；
[0024]3)通过Z-Wave无线技术实现直流配电网间以及内部的能量流进行实时监控和信息传输，可及时反馈能量流状态，控制电力电子装置进行相应的能量转换，实现多个分布式能源网间的能量进行有效交换。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的一种基于双Buck型变换器的直流配电网结构示意图。
[0026]图2为本实用新型的双Buck型变换器拓扑示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
[0028]图1为本实用新型的一种双Buck型变换器的直流配电网结构示意图，该配电网包括能源路由器单元、至少一个信息收集单元、至少一个能量信息转换单元、至少一个交流母线单元、至少一个AC/DC模块单元、至少一个交流负荷单元、至少一个光伏发电装置单元、至少一个储能装置单元、至少一个风力发电装置单元、至少一个电动汽车充电装置单元；其中，能源路由器单元的信息流信号和控制信息流信号基于Z-Wave无线通信技术进行传输，AC/DC模块单元包括一组双Buck型变换器和一个工频逆变桥；
[0029]能源路由器单元:与交流电网、信息收集I单元、信息收集2单元、信息收集3单元、信息收集4单元、能量信息转换I单元、能量信息转换2单元、能量信息转换3单元、能量信息转换4单元连接；
[°03°] 交流母线单元:与交流电网、交流负荷I单元、交流负荷2单元、AC/DC模块I单元、AC/DC模块2单元、AC/DC模块3单元、AC/DC模块4单元连接；
[0031]AC/DC模块I单元:与交流母线单元、光伏发电装置单元连接；
[0032]AC/DC模块2单元:与交流母线单元、储能装置单元连接；
[0033]AC/DC模块3单元:与交流母线单元、风力发电装置单元连接；
[0034]AC/DC模块4单元:与交流母线单元、电动汽车充电装置单元连接；
[0035]光伏发电装置单元:与AC/DC模块I单元、信息收集I单元连接；
[0036]储能装置单元:与AC/DC模块2单元、信息收集2单元连接；
[0037]风力发电装置单元:与AC/DC模块3单元、信息收集3单元连接；
[0038]电动汽车充电装置单元:与AC/DC模块4单元、信息收集4单元连接；
[0039]信息收集I单元:与光伏发电装置单元、能量信息转换I单元连接；
[0040]信息收集2单元:与储能装置单元、能量信息转换2单元连接；
[0041]信息收集3单元:与风力发电装置单元、能量信息转换3单元连接；
[0042]信息收集4单元:与电动汽车充电装置单元、能量信息转换4单元连接。
[0043]图2为本实用新型的双Buck型变换器拓扑示意图。图2中C表示电容，D表示二极管，3表示开关，1'表示绝缘栅双极型晶体管，1?表示电阻儿表示电感;1'1、12、13、14、15和16构成晶闸管三相桥。图2中Sa、Sb、Sc为双向开关，工作在二倍工频。S1、S2工作在高频，S1、
L2、D2分别构成两个Buck型变换器，在该电路中起到波形整形、使Buck变换器的输出电流为正弦波形包络的作用；晶闸管三相桥和双向开关起着将Buck型变换器输出的正弦包络电流逆变为三相正弦电流的作用。通过利用逆变桥和3个两倍于工频的双向开关，将电路解耦为双Buck型变换器来控制两相的电流实现对三相电流的控制。
[0044]Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz (美国)?868.42MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过10m，适合于窄带宽的应用场合。
[0045]每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址；网络内每个节点的地址，由控制节点分配。每个网络最多容纳232个节点，包括控制节点在内。控制节点可以有多个，但只有一个主控制节点，即所有网络内节点的分配，都由主控制节点负责，其他控制节点只是转发主控制节点的命令。已入网的普通节点，所有控制节点都可以控制。超出通信距离的节点，可以通过控制器与受控节点之间的其他节点，以路由的方式完成控制。本实用新型基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的无线通信Z-Wave技术实现信息流、控制信息流的有效传输，可将光伏发电装置、储能装置等的实时能量信息快速、可靠地传送至能源路由器，从而有助于实现直流配电网间以及内部的能量流进行实时监控和信息传输，有助于实现多个分布式能源网间的能量进行有效交换。
【主权项】
1.一种基于双Buck型变换器的直流配电网，其特征在于:包括能源路由器单元、至少一个信息收集单元、至少一个能量信息转换单元、至少一个交流母线单元、至少一个AC/DC模块单元、至少一个交流负荷单元、至少一个光伏发电装置单元、至少一个储能装置单元、至少一个风力发电装置单元、至少一个电动汽车充电装置单元;其中，能源路由器单元的信息流信号和控制信息流信号基于Z-Wave无线通信技术进行传输，AC/DC模块单元包括一组双Buck型变换器和一个工频逆变桥； 能源路由器单元:与交流电网、信息收集I单元、信息收集2单元、信息收集3单元、信息收集4单元、能量信息转换I单元、能量信息转换2单元、能量信息转换3单元、能量信息转换4单元连接； 交流母线单元:与交流电网、交流负荷I单元、交流负荷2单元、AC/DC模块I单元、AC/DC模块2单元、AC/DC模块3单元、AC/DC模块4单元连接； AC/DC模块I单元:与交流母线单元、光伏发电装置单元连接； AC/DC模块2单元:与交流母线单元、储能装置单元连接； AC/DC模块3单元:与交流母线单元、风力发电装置单元连接； AC/DC模块4单元:与交流母线单元、电动汽车充电装置单元连接； 光伏发电装置单元:与AC/DC模块I单元、信息收集I单元连接； 储能装置单元:与AC/DC模块2单元、信息收集2单元连接； 风力发电装置单元:与AC/DC模块3单元、信息收集3单元连接； 电动汽车充电装置单元:与AC/DC模块4单元、信息收集4单元连接； 信息收集I单元:与光伏发电装置单元、能量信息转换I单元连接； 信息收集2单元:与储能装置单元、能量信息转换2单元连接； 信息收集3单元:与风力发电装置单元、能量信息转换3单元连接； 信息收集4单元:与电动汽车充电装置单元、能量信息转换4单元连接。
【文档编号】H02J13/00GK205509663SQ201620323445
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】钟永洁, 韦延方, 肖记军, 周海锐, 马晓宇, 张驰, 陈天星, 曾清华, 郝盼卿, 浮代聪
【申请人】河南理工大学