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CN105932716A - 一种分布式电源供电系统 - Google Patents

一种分布式电源供电系统 Download PDF

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CN105932716A CN201610498303.XA CN201610498303A CN105932716A CN 105932716 A CN105932716 A CN 105932716A CN 201610498303 A CN201610498303 A CN 201610498303A CN 105932716 A CN105932716 A CN 105932716A
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蹇芳
吴小云
李云
翟文杰
管仁德
崔坚
程宇旭
陈艺峰
唐海燕
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Abstract

本发明实施例公开了一种分布式电源供电系统，包括分布式电源、变频器、公共电网和电机负载：所述分布式电源与所述变频器的直流母线相连，用于采集并向所述变频器发送直流电；所述变频器包括第一双向变流器、逆变器和直流母线，所述第一双向变流器和所述逆变器通过所述直流母线相连，所述第一双向变流器与所述公共电网相连，所述逆变器与所述电机负载相连，所述公共电网，用于传输交流电；所述电机负载，用于根据接收的所述逆变器发送的交流电进行工作，可以看出通过将分布式电源、公共电网和电机负载分别与变频器进行连接，以使得电机负载即使在公共电网无法使用的情况下，也可以接收到分布式电源通过变频器供电下正常工作。

Description

一种分布式电源供电系统
本申请对申请号为201310409264.8，申请日为2013年9月10日，发明名称为“一种分布式电源供电系统”的中国专利申请提出分案申请。
技术领域
本发明涉及供电领域，特别是涉及一种分布式电源供电系统。
背景技术
近年来面对能源危机和环境污染的双重压力，各国对新能源比如说太阳能发电、风能发电和潮汐能发电等的开发和重视程度也在与日俱增，这种太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池等分布式电源产生的电能一般是通过变频器与公共电网相连，然后在通过公共电网为连接在公共电网上的电机负载进行供电，但是现在的问题是，如果当整个公共电网停电时，即使上述分布式电源依然能够正常发电，但是发出的电能也无法通过公共电网再传输到电机负载上，使得在一些使用这种新兴的分布式电源的区域会出现在公共电网停电时，即使分布式电源能够正常工作也无法使用的窘境。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式电源供电系统，能够有效的解决分布式电源对公共电网的依附关系。
本发明实施例公开了如下技术方案：
一种分布式电源供电系统，包括分布式电源、变频器、公共电网和电机负载：
所述分布式电源与所述变频器的直流母线相连，用于采集并向所述变频器发送直流电，所述分布式电源包括太阳能光伏发电、燃料电池发电和风能发电中的任意一种或多种的组合；
所述变频器包括第一双向变流器、逆变器和直流母线，所述第一双向变流器和所述逆变器通过所述直流母线相连；
其中，所述第一双向变流器与所述公共电网相连，用于将从公共电网接收的交流电转换为直流电输出到所述直流母线，将所述直流母线发送的直流电转换为交流电输出到所述公共电网；
所述逆变器与所述电机负载相连，用于将所述直流母线发送的直流电转换为交流电输出到所述电机负载；
所述公共电网，用于传输交流电；
所述电机负载，用于根据接收的所述逆变器发送的交流电进行工作。
优选的，还包括储能单元：
所述储能单元包括存储元件和连接开关，所述存储元件通过所述连接开关与所述变频器的直流母线相连，用于存储所述直流母线上的直流电。
优选的，所述储能单元还包括第二双向变流器：
所述第二双向变流器连接在所述存储元件与所述连接开关之间，用于将从所述直流母线接收的直流电转换为符合所述存储元件规格的直流电，将从所述存储元件接收的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
优选的，还包括：
所述公共电网通过并网开关与所述第一双向变流器相连。
优选的，当所述分布式电源包括太阳能光伏发电时，还包括第一变流器：
所述分布式电源通过第一变流器与所述直流母线相连，所述第一变流器用于将所述太阳能光伏发电输出的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
优选的，当所述分布式电源包括燃料电池发电时，还包括第二变流器：
所述分布式电源通过第二变流器与所述直流母线相连，所述第二变流器用于将所述燃料电池发电输出的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
优选的，当所述分布式电源包括风能发电时，还包括第三变流器：
所述分布式电源通过第三变流器与所述直流母线相连，所述第三变流器用于将所述风能发电输出的交流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
优选的，所述分布式电源通过连接开关与所述直流母线相连。
由上述技术方案可以看出，通过将分布式电源、公共电网和电机负载分别与变频器进行连接，以使得电机负载即使在公共电网无法使用的情况下，也可以接收到分布式电源通过变频器供电下正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种分布式电源供电系统的系统结构示意图；
图2为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图；
图3为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图；
图4为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图；
图5为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图；
图6为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图；
图7为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种分布式电源供电系统。一方面，通过将分布式电源、公共电网和电机负载分别与变频器进行连接，以使得电机负载即使在公共电网无法使用的情况下，也可以接收到分布式电源通过变频器供电下正常工作。
另一方面，将储能单元连接到变频器的直流母线上，当公共电网和分布式电源都无法使用的情况下，储能单元还可以通过变频器向电机负载供电，进一步的提高了系统的适应能力。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
实施例一
请参阅图1，其为本发明一种分布式电源供电系统的系统结构示意图，该系统包括分布式电源10、变频器20、公共电网30和电机负载40：
所述分布式电源10与所述变频器20的直流母线203相连，用于采集并向所述变频器20发送直流电；
变频器是一种将直流电或公用电网CVCF的交流电转变成VVVF交流电的电力电子变换装置。在工业电机变频调速领域，变频器对电机的控制主要是通过调整电压和频率来实现的，它可以避免电机被烧毁同时还可以降低电机的工作能耗，起到节能的作用。
这里所述的分布式电源主要还是具体指的是新兴能源，比如说太阳能、风能或潮汐能等作为供电基础的电源，在本发明技术方案中，优选的，所述分布式电源包括太阳能光伏发电、燃料电池发电和风能发电中的任意一种或多种的组合。也就是说，本发明也可以同时有多种不同类型的分布式电源同时连接在同一个变频器中的情况。以下将针对上述三种不同类型的分布式电源如何与变频器相连分别进行详细的图文描述。
当所述分布式电源包括太阳能光伏发电时，优选的，前述图1所示的系统中还包括第一变流器101，如图2所示：
所述分布式电源通过第一变流器与所述直流母线相连，所述第一变流器用于将所述太阳能光伏发电输出的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
这里的第一变流器一般是DC/DC变流器，主要起到稳流的作用，同时，还可以实现对于太阳能光伏供电的光伏电池阵列的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)功能，如果没有设置第一变流器，最大功率点跟踪功能还可以通过第一双向变流器来实现。
当所述分布式电源包括燃料电池发电时，优选的，前述图1所示的系统中还包括第二变流器102，如图3所示：
所述分布式电源通过第二变流器与所述直流母线相连，所述第二变流器用于将所述燃料电池发电输出的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
这里的第二变流器一般也是DC/DC变流器，主要起到也是稳流的作用。
当所述分布式电源包括风能发电时，优选的，前述图1所示的系统中还包括第三变流器103，如图4所示：
所述分布式电源通过第三变流器与所述直流母线相连，所述第三变流器用于将所述风能发电输出的交流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
因为风能发电方式输出的电能一般是交流电的形式，无法直接输入到变频器的直流母线中，故这里的第三变流器设置为AC/DC变流器，将风能发电输出的交流电转换为可以为变频器所用的直流电。
如果在分布式电源与直流母线之间增加连接开关的话，当分布式电源出现故障或者需要检修时，可以直接断开对应的连接开关，这样既可以有效的对出现故障或者需要检修的分布式电源进行维护，也可以不影响整个分布式电源供电系统的正常工作，这时使用其他分布式电源或者直接使用公共电网对连接在变频器上的电机负载进行供电即可。如图5所示，图5中将分布式电源可能出现的三种形式均分别通过连接开关104连接到变频器的直流母线上，即优选的，所述分布式电源通过连接开关与所述直流母线相连。
所述变频器20包括第一双向变流器201、逆变器202和直流母线203，所述第一双向变流器201和所述逆变器202通过所述直流母线203相连；
这里需要说明的是，变频器的第一双向变流器在这里优选的采用具有整流/逆变并网功能的四象限AC/DC双向变流器，以实现分布式电源的并网功能；当分布式电源能量富余或变频器连接到电机负载不工作的时候还可以通过市电互补系统将多余的电能回馈到公共电网中；当分布式电源不足时可以通过市电互补系统将公共电网直接通过变频器给连接在变频器上的电机负载供电；当市电和分布式能源仍不足时还可以通过储能系统给连接在变频器上的电机负载供电。
其中，所述第一双向变流器201与所述公共电网30相连，用于将从公共电网30接收的交流电转换为直流电输出到所述直流母线，将所述直流母线203发送的直流电转换为交流电输出到所述公共电网30；
优选的，还包括：
所述公共电网30通过并网开关与所述第一双向变流器201相连。
这里设置并网开关可以在分频器出现故障或者需要维护的情况下断开并网开关，由此可以安全有效的对变频器进行后续维修操作。而且即使变频器没有出现问题，也可以在没有与公共电网连接的情况下向连接在变频器上的电机负载进行供电。
所述逆变器202与所述电机负载40相连，用于将所述直流母线203发送的直流电转换为交流电输出到所述电机负载40；
需要说明的是，逆变器202在这里优选的采用DC/AC逆变器，将变频器中的直流电转换为交流电输出到电机负载中去。
所述公共电网30，用于传输交流电；
所述电机负载40，用于根据接收的所述逆变器202发送的交流电进行工作。
电机负载主要是指各种用电设备。
由本实施例可以看出，通过将分布式电源、公共电网和电机负载分别与变频器进行连接，以使得电机负载即使在公共电网无法使用的情况下，也可以接收到分布式电源通过变频器供电下正常工作。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例将对如何将储能单元连接到变频器上，以及对整个技术方案带来的作用效果进行进一步的描述，请参阅图6，其为本发明一种分布式电源供电系统的另一个系统结构示意图，包括储能单元60：
所述储能单元50包括存储元件501和连接开关502，所述存储元件501通过所述连接开关502与所述变频器20的直流母线203相连，用于存储所述直流母线203上的直流电。
这里的存储元件501可采用蓄电池、超级电容，或者是二者相结合的复合储能系统。而且当存储元件501发生故障或需要检修时，可以直接断开连接开关502将储能单元从系统中切除，不会影响分布式电源供电系统的正常工作。
优选的，前述图6所示的系统中还包括所述储能单元50还包括第二双向变流器503，如图7所示：
所述第二双向变流器503连接在所述存储元件501与所述连接开关502之间，用于将从所述直流母线203接收的直流电转换为符合所述存储元件601规格的直流电，将从所述存储元件501接收的直流电转换为符合所述直流母线203规格的直流电。
第二双向变流器在这里优选的采用DC/DC双向变流器。
由本实施例可以看出，一方面，通过将分布式电源、公共电网和电机负载分别与变频器进行连接，以使得电机负载即使在公共电网无法使用的情况下，也可以接收到分布式电源通过变频器供电下正常工作。
另一方面，将储能单元连接到变频器的直流母线上，当公共电网和分布式电源都无法使用的情况下，储能单元还可以通过变频器向电机负载供电，进一步的提高了系统的适应能力。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上对本发明所提供的一种分布式电源供电系统进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种分布式电源供电系统，其特征在于，包括分布式电源、变频器、公共电网和电机负载：
所述分布式电源与所述变频器的直流母线相连，用于采集并向所述变频器发送直流电，所述分布式电源包括太阳能光伏发电、燃料电池发电和风能发电中的任意一种或多种的组合；
所述变频器包括第一双向变流器、逆变器和直流母线，所述第一双向变流器和所述逆变器通过所述直流母线相连；
其中，所述第一双向变流器与所述公共电网相连，用于将从公共电网接收的交流电转换为直流电输出到所述直流母线，将所述直流母线发送的直流电转换为交流电输出到所述公共电网；
所述逆变器与所述电机负载相连，用于将所述直流母线发送的直流电转换为交流电输出到所述电机负载；
所述公共电网，用于传输交流电；
所述电机负载，用于根据接收的所述逆变器发送的交流电进行工作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括储能单元：
所述储能单元包括存储元件和连接开关，所述存储元件通过所述连接开关与所述变频器的直流母线相连，用于存储所述直流母线上的直流电。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述储能单元还包括第二双向变流器：
所述第二双向变流器连接在所述存储元件与所述连接开关之间，用于将从所述直流母线接收的直流电转换为符合所述存储元件规格的直流电，将从所述存储元件接收的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
所述公共电网通过并网开关与所述第一双向变流器相连。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述分布式电源包括太阳能光伏发电时，还包括第一变流器：
所述分布式电源通过第一变流器与所述直流母线相连，所述第一变流器用于将所述太阳能光伏发电输出的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述分布式电源包括燃料电池发电时，还包括第二变流器：
所述分布式电源通过第二变流器与所述直流母线相连，所述第二变流器用于将所述燃料电池发电输出的直流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述分布式电源包括风能发电时，还包括第三变流器：
所述分布式电源通过第三变流器与所述直流母线相连，所述第三变流器用于将所述风能发电输出的交流电转换为符合所述直流母线规格的直流电。
8.根据权利要求5至7任意一项所述的系统，其特征在于，所述分布式电源通过连接开关与所述直流母线相连。
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