一種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)，包括能源路由器單元、至少一個(gè)信息收集單元、至少一個(gè)能量信息轉(zhuǎn)換單元、至少一個(gè)交流母線單元、至少一個(gè)AC/DC模塊單元、至少一個(gè)交流負(fù)荷單元、至少一個(gè)光伏發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)儲能裝置單元、至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)電動汽車充電裝置單元。其中，能源路由器單元的信息流信號和控制信息流信號基于Z?Wave無線通信技術(shù)進(jìn)行傳輸，AC/DC模塊單元包括一組雙Buck型變換器和一個(gè)工頻逆變橋，僅用兩個(gè)高頻開關(guān)，即可獲得較好的輸出波形。本實(shí)用新型可保證信息有效傳輸，使電網(wǎng)中的能量高質(zhì)量、高可靠性地進(jìn)行流動，并大大降低了系統(tǒng)成本。
【專利說明】
一種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)直流配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力負(fù)荷迅速增長，傳統(tǒng)配電網(wǎng)面臨著一系列新的挑戰(zhàn)。例如，分布式發(fā)電及儲能技術(shù)發(fā)展迅速，如何將這些新興電源有效地接入傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)；城市發(fā)展對電源建設(shè)和線路走廊的制約越來越多，導(dǎo)致負(fù)荷中心的無功電源更為不足；直流負(fù)荷或直流環(huán)節(jié)的負(fù)載日益增多，亟待發(fā)展更為有效的供電模式以滿足負(fù)荷的快速增長。隨著電力電子技術(shù)發(fā)展日趨成熟，重新探索直流方式配電的效果，可為當(dāng)前日益發(fā)展的電網(wǎng)提供一條解決配網(wǎng)問題的新思路。
[0003]直流配電網(wǎng)是以直流為主導(dǎo)的電能配送系統(tǒng)，具有解決現(xiàn)代配電系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)的潛力。直流配電的主要技術(shù)特征:(I)直流配電更為可靠:線路故障率較交流系統(tǒng)更低，可單極運(yùn)行，響應(yīng)快、恢復(fù)時(shí)間短；(2)直流配電效率更高:線路損耗低于交流配電，可直接為日益增多的直流負(fù)載提供電能；(3)可提高電能質(zhì)量;(4)易于實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電互聯(lián)。
[0004]直流配電在提供高效電能轉(zhuǎn)換與控制的同時(shí)，由于并列運(yùn)行變換器的數(shù)量大、種類多，面臨可靠性、安全性、效率等方面的挑戰(zhàn)，以及直流電力電子裝置的體積、重量、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用等問題。因此，考慮到目前直流配電存在的問題，需要一種新的直流配電網(wǎng)以解決信息可靠收集、能量有效流動等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)，包括能源路由器單元、至少一個(gè)信息收集單元、至少一個(gè)能量信息轉(zhuǎn)換單元、至少一個(gè)交流母線單元、至少一個(gè)AC/DC模塊單元、至少一個(gè)交流負(fù)荷單元、至少一個(gè)光伏發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)儲能裝置單元、至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)電動汽車充電裝置單元;其中，能源路由器單元的信息流信號和控制信息流信號基于Z-Wave無線通信技術(shù)進(jìn)行傳輸，AC/DC模塊單元包括一組雙Buck型變換器和一個(gè)工頻逆變橋；
[0007]能源路由器單元:與交流電網(wǎng)、信息收集I單元、信息收集2單元、信息收集3單元、信息收集4單元、能量信息轉(zhuǎn)換I單元、能量信息轉(zhuǎn)換2單元、能量信息轉(zhuǎn)換3單元、能量信息轉(zhuǎn)換4單元連接；
[0008]交流母線單元:與交流電網(wǎng)、交流負(fù)荷I單元、交流負(fù)荷2單元、AC/DC模塊I單元、AC/DC模塊2單元、AC/DC模塊3單元、AC/DC模塊4單元連接；
[0009]AC/DC模塊I單元:與交流母線單元、光伏發(fā)電裝置單元連接；
[0010]AC/DC模塊2單元:與交流母線單元、儲能裝置單元連接；
[0011 ] AC/DC模塊3單元:與交流母線單元、風(fēng)力發(fā)電裝置單元連接；
[0012]AC/DC模塊4單元:與交流母線單元、電動汽車充電裝置單元連接；
[0013]光伏發(fā)電裝置單元:與AC/DC模塊I單元、信息收集I單元連接；
[0014]儲能裝置單元:與AC/DC模塊2單元、信息、收集2單元連接；
[0015]風(fēng)力發(fā)電裝置單元:與AC/DC模塊3單元、信息收集3單元連接；
[0016]電動汽車充電裝置單元:與AC/DC模塊4單元、信息收集4單元連接；
[0017]信息收集I單元:與光伏發(fā)電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換I單元連接；
[0018]信息收集2單元:與儲能裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換2單元連接；
[0019]信息收集3單元:與風(fēng)力發(fā)電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換3單元連接；
[0020]信息收集4單元:與電動汽車充電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換4單元連接。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的直流配電網(wǎng)具有以下優(yōu)勢:
[0022]I)本實(shí)用新型提供的基于Z-Wave的信息流交互方式是一種無線組網(wǎng)規(guī)格，基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò)的短距離無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的交互，可靠性尚;
[0023]2)本實(shí)用新型可保證信息有效傳輸，使電網(wǎng)中的能量高質(zhì)量、高可靠性地進(jìn)行流動，并大大降低了系統(tǒng)成本；
[0024]3)通過Z-Wave無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)直流配電網(wǎng)間以及內(nèi)部的能量流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息傳輸，可及時(shí)反饋能量流狀態(tài)，控制電力電子裝置進(jìn)行相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式能源網(wǎng)間的能量進(jìn)行有效交換。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型的一種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實(shí)用新型的雙Buck型變換器拓?fù)涫疽鈭D。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。
[0028]圖1為本實(shí)用新型的一種雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖，該配電網(wǎng)包括能源路由器單元、至少一個(gè)信息收集單元、至少一個(gè)能量信息轉(zhuǎn)換單元、至少一個(gè)交流母線單元、至少一個(gè)AC/DC模塊單元、至少一個(gè)交流負(fù)荷單元、至少一個(gè)光伏發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)儲能裝置單元、至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)電動汽車充電裝置單元；其中，能源路由器單元的信息流信號和控制信息流信號基于Z-Wave無線通信技術(shù)進(jìn)行傳輸，AC/DC模塊單元包括一組雙Buck型變換器和一個(gè)工頻逆變橋；
[0029]能源路由器單元:與交流電網(wǎng)、信息收集I單元、信息收集2單元、信息收集3單元、信息收集4單元、能量信息轉(zhuǎn)換I單元、能量信息轉(zhuǎn)換2單元、能量信息轉(zhuǎn)換3單元、能量信息轉(zhuǎn)換4單元連接；
[°03°] 交流母線單元:與交流電網(wǎng)、交流負(fù)荷I單元、交流負(fù)荷2單元、AC/DC模塊I單元、AC/DC模塊2單元、AC/DC模塊3單元、AC/DC模塊4單元連接；
[0031]AC/DC模塊I單元:與交流母線單元、光伏發(fā)電裝置單元連接；
[0032]AC/DC模塊2單元:與交流母線單元、儲能裝置單元連接；
[0033]AC/DC模塊3單元:與交流母線單元、風(fēng)力發(fā)電裝置單元連接；
[0034]AC/DC模塊4單元:與交流母線單元、電動汽車充電裝置單元連接；
[0035]光伏發(fā)電裝置單元:與AC/DC模塊I單元、信息收集I單元連接；
[0036]儲能裝置單元:與AC/DC模塊2單元、信息收集2單元連接；
[0037]風(fēng)力發(fā)電裝置單元:與AC/DC模塊3單元、信息收集3單元連接；
[0038]電動汽車充電裝置單元:與AC/DC模塊4單元、信息收集4單元連接；
[0039]信息收集I單元:與光伏發(fā)電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換I單元連接；
[0040]信息收集2單元:與儲能裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換2單元連接；
[0041]信息收集3單元:與風(fēng)力發(fā)電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換3單元連接；
[0042]信息收集4單元:與電動汽車充電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換4單元連接。
[0043]圖2為本實(shí)用新型的雙Buck型變換器拓?fù)涫疽鈭D。圖2中C表示電容，D表示二極管，3表示開關(guān)，1'表示絕緣柵雙極型晶體管，1?表示電阻兒表示電感;1'1、12、13、14、15和16構(gòu)成晶閘管三相橋。圖2中Sa、Sb、Sc為雙向開關(guān)，工作在二倍工頻。S1、S2工作在高頻，S1、
L2、D2分別構(gòu)成兩個(gè)Buck型變換器，在該電路中起到波形整形、使Buck變換器的輸出電流為正弦波形包絡(luò)的作用；晶閘管三相橋和雙向開關(guān)起著將Buck型變換器輸出的正弦包絡(luò)電流逆變?yōu)槿嗾译娏鞯淖饔?。通過利用逆變橋和3個(gè)兩倍于工頻的雙向開關(guān)，將電路解耦為雙Buck型變換器來控制兩相的電流實(shí)現(xiàn)對三相電流的控制。
[0044]Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò)的短距離無線通信技術(shù)。工作頻帶為908.42MHz (美國)?868.42MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kbps，信號的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過10m，適合于窄帶寬的應(yīng)用場合。
[0045]每一個(gè)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)都擁有自己獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，由控制節(jié)點(diǎn)分配。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多容納232個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括控制節(jié)點(diǎn)在內(nèi)?？刂乒?jié)點(diǎn)可以有多個(gè)，但只有一個(gè)主控制節(jié)點(diǎn)，即所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的分配，都由主控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)，其他控制節(jié)點(diǎn)只是轉(zhuǎn)發(fā)主控制節(jié)點(diǎn)的命令。已入網(wǎng)的普通節(jié)點(diǎn)，所有控制節(jié)點(diǎn)都可以控制。超出通信距離的節(jié)點(diǎn)，可以通過控制器與受控節(jié)點(diǎn)之間的其他節(jié)點(diǎn)，以路由的方式完成控制。本實(shí)用新型基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò)的無線通信Z-Wave技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息流、控制信息流的有效傳輸，可將光伏發(fā)電裝置、儲能裝置等的實(shí)時(shí)能量信息快速、可靠地傳送至能源路由器，從而有助于實(shí)現(xiàn)直流配電網(wǎng)間以及內(nèi)部的能量流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息傳輸，有助于實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式能源網(wǎng)間的能量進(jìn)行有效交換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于雙Buck型變換器的直流配電網(wǎng)，其特征在于:包括能源路由器單元、至少一個(gè)信息收集單元、至少一個(gè)能量信息轉(zhuǎn)換單元、至少一個(gè)交流母線單元、至少一個(gè)AC/DC模塊單元、至少一個(gè)交流負(fù)荷單元、至少一個(gè)光伏發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)儲能裝置單元、至少一個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置單元、至少一個(gè)電動汽車充電裝置單元;其中，能源路由器單元的信息流信號和控制信息流信號基于Z-Wave無線通信技術(shù)進(jìn)行傳輸，AC/DC模塊單元包括一組雙Buck型變換器和一個(gè)工頻逆變橋； 能源路由器單元:與交流電網(wǎng)、信息收集I單元、信息收集2單元、信息收集3單元、信息收集4單元、能量信息轉(zhuǎn)換I單元、能量信息轉(zhuǎn)換2單元、能量信息轉(zhuǎn)換3單元、能量信息轉(zhuǎn)換4單元連接； 交流母線單元:與交流電網(wǎng)、交流負(fù)荷I單元、交流負(fù)荷2單元、AC/DC模塊I單元、AC/DC模塊2單元、AC/DC模塊3單元、AC/DC模塊4單元連接； AC/DC模塊I單元:與交流母線單元、光伏發(fā)電裝置單元連接； AC/DC模塊2單元:與交流母線單元、儲能裝置單元連接； AC/DC模塊3單元:與交流母線單元、風(fēng)力發(fā)電裝置單元連接； AC/DC模塊4單元:與交流母線單元、電動汽車充電裝置單元連接； 光伏發(fā)電裝置單元:與AC/DC模塊I單元、信息收集I單元連接； 儲能裝置單元:與AC/DC模塊2單元、信息收集2單元連接； 風(fēng)力發(fā)電裝置單元:與AC/DC模塊3單元、信息收集3單元連接； 電動汽車充電裝置單元:與AC/DC模塊4單元、信息收集4單元連接； 信息收集I單元:與光伏發(fā)電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換I單元連接； 信息收集2單元:與儲能裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換2單元連接； 信息收集3單元:與風(fēng)力發(fā)電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換3單元連接； 信息收集4單元:與電動汽車充電裝置單元、能量信息轉(zhuǎn)換4單元連接。
【文檔編號】H02J13/00GK205509663SQ201620323445
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】鐘永潔, 韋延方, 肖記軍, 周海銳, 馬曉宇, 張馳, 陳天星, 曾清華, 郝盼卿, 浮代聰
【申請人】河南理工大學(xué)