[发明专利]一种中压直链不间断柔性交直流混合供电系统

说明书

本发明公开了一种中压直链不间断柔性交直流混合供电系统，包括N个移相变压器，N个三相桥式双向AC/DC变换器，稳压直流变换器，蓄电池充放电变换器和蓄电池；移相变压器包括原边，第一、第二副边；N个原边首尾依次串联后采用星形连接方式与中压电网相连，第i个移相变压器的第二副边连接相应双向AC/DC变换器的交流侧，N个双向AC/DC变换器的直流侧并联构成直流供电母线DCG，稳压直流变换器与DCG连接形成稳压直流母线；DCG，蓄电池充放电变换器和蓄电池依次连接形成电池直流母线；第一副边采用三相四线星形连接后构成低压交流供电母线。新能源发电设备可接入本发明的交流网络和直流网络，本发明便于充分消纳新能源发电。

技术领域

本发明属于智能配电技术领域。

背景技术

低碳、环保已成为人类可持续发展的全球共识，“双碳”目标对新能源发电和电能利用效率提出了很高的要求。传统的电力系统采用交流配电，交流输电网将电能输送到区域配电中心，并通过10kV线路配送到广大用户端，用户端采用变压器将10kV中压交流电降压为380V交流电供用电设备使用。随着新能源发电、直流用电技术的发展，供电系统目前正面临变革。直流配电、交直流混合配电、“光伏+储能”及柔性用电于一体的“光储直柔”等技术都因为能方便可再生能源接入、电能利用效率高、供电可靠性高而成为了研究的热点和未来的发展方向。

以数据中心供电为例，为保证信息设备(IT)的可靠工作，传统的数据中心采用交流不间断电源(UPS)供电。双变换式UPS采用交流/直流整流设备将交流电转换为直流电，再经过逆变器输出高质量的交流电，在中间直流母线接有蓄电池以实现交流不间断供电。该系统电能变换环节多，供电设备成本高、电能利用效率较低。采用直流不间断供电方案可以一定程度上提高供电效率和供电可靠性，也得到了很好的发展和广泛的应用。尤其是近年来，采用中压直供的直流不间断供电电源由于将配电变压器和整流变压器集成，直流供电电源直接连接到10kV交流母线，大幅减少了供电系统设备数量、体积，降低了成本并提高了电能变换效率，得到了业界的广泛重视和推广应用，发展迅猛。中压直供直流不间断电源采用一台多绕组移相变压器将10kV交流电转换为多相交流电源，然后进行整流并经过功率变换模块调整后形成稳定的直流供电电源。该电源综合性能优良，但存在变压器结构复杂、原副边匝比大、漏感大、功率变换模块工作不平衡时交流侧电流畸变大等问题，有进一步改进的空间。同时，该电源结构只能实现交流到直流侧的功率变换，虽然可以通过在变压器上附加设计交流绕组而提供交流电，但该交流电仅能通过交流电网供电，直流侧的储能电池只能为直流用电设备提供不间断供电，若需要实现交流不间断供电还需要附件交流UPS设备。

发明内容

发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种中压直链不间断柔性交直流混合供电系统。

技术方案：本发明提供了一种中压直链不间断柔性交直流混合供电系统，包括第1～第N移相变压器，第1～第N三相桥式双向AC/DC变换器，蓄电池和蓄电池充放电变换器；每个移相变压器包括第一原边，第一副边，第二副边；N个原边首尾依次串联后采用星形连接方式与中压电网相连，第i个移相变压器的第二副边连接第i三相桥式双向AC/DC变换器的交流侧，i＝1,2…N，N个三相桥式双向AC/DC变换器的直流侧并联构成直流供电母线DCG，所述稳压直流变换器与直流母线DCG连接，形成稳压直流母线DCS，所述蓄电池充放电变换器与直流母线DCG连接，所述蓄电池与蓄电池充放电变换器连接，形成电池直流母线DCB；所述第一副边采用三相四线星形连接后构成低压交流供电母线。

进一步的，每个移相变压器的原边绕组曲折连接，且相邻两个原边产生的电压大小相等，相位相差π/3N。

进一步的，第i个移相变压器的第一副边的绕组匝数，连接方式与第i个移相变压器的原边绕组的匝数和连接方式相同。

进一步的，第i个移相变压器的第二副边绕组包括三个匝数相等的绕组，该三个绕组三角形或星形连接。