[发明专利]基于双极性直接式AC/AC变换的双母线并供系统

说明书

本发明公开了基于双极性直接式AC/AC变换的双母线并供系统，包括一台三相三绕组工频变压器，工频变压器包括三个一次侧主绕组、三个二次侧主绕组以及三个用于调节的二次侧辅助绕组，每个二次侧主绕组的两端连接一组所述BD‑AC模块的输入端，每组BD‑AC模块的一个输出端作为一相柔性母线输出端口，另一个输出端连接一个二次侧辅助绕组一个输出端，每个所述二次侧辅助绕组另一个输出端接地；该系统具有常规母线输出端口，还兼备电压幅值与相角调控能力的柔性母线输出端口，可依据负荷类别对同一供电分区不同电压质量需求的用户实施差异化管理；同时，在配电环网中，柔性母线的电压幅值与相角调控能力为环网潮流的柔性调控提供了可能。

技术领域

本发明属于改进配电网电压柔性调控技术领域，具体涉及基于双极性直接式AC/AC变换的双母线并供系统。

背景技术

全球能源危机与环境问题使得作为电力系统重要组成部分的配电系统面临着巨大的挑战与压力，这些挑战与压力也是促进当今配电系统发展的重大机遇。随着国民经济的不断发展，电力用户呈现多样化发展态势，一方面，其对电能质量的需求由以往的按量需求逐渐向按质需求转变；另一方面，不同电力用户对电能质量的需求呈现出较大的差异化。由此，对于不同的电力用户需求，进行有针对性的电能质量供应管理具有一定的发展前景。再者，随着电力电子技术与装备的不断成熟，其在电力用户与配电网中的应用愈亦广泛，配电系统的运行方式、形态特征与演变路径均发生了深刻地变革。从配电网网架结构的运行方式角度，配电网正逐渐由传统的“闭环设计，开环运行”模式向“闭环设计，闭环运行”模式转变。在上述背景下，基于电力电子技术与装备的配电网柔性调控与互联技术将成为电力用户电能质量差异化管理与配电环网柔性调控不可或缺的重要技术。

目前，针对基于电力电子技术与装备的配电网柔性调控技术，国内外学者进行了广泛而深入的探索与研究，并取得了丰硕的成果。同时，随着电力电子器件成本的不断降低，众多的创新成果正逐渐在工程中得到应用，前景可观，例如其中的电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)、智能软开关(Soft Open Points,SOP)与统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)等装备技术备受瞩目。上述基于电力电子技术的柔性一次设备均通过电力电子变换器与电网接口，其选用的变换器往往以AC/DC或DC/DC为主，即对该类电能变换技术的研究已较为成熟。相比于此，作为四大电能变换技术之一的AC/AC变换技术的研究与应用仍有较大的发展空间与潜力。由于直接式AC/AC变换技术不存在直流环节，使得其无需装配体积、重量与成本较高的电容器与储能设备；同时，交流至交流的单级能量变换结构使得该类变换技术具有较快的响应速度与较高的能量变换效率。鉴于此，在交流配电系统中，直接式AC/AC变换技术在近几年获得了较多的关注。然而，由于直接式AC/AC变换技术中所采用的拓扑不同，使得其运行过程中存在单极性、换流以及飞跨电容电压不平衡等问题。

发明内容

本发明的目的是提供基于双极性直接式AC/AC变换的双母线并供系统，能够柔性调控母线输出端口电压，提高系统运行的稳定性。

本发明所采用的技术方案是，基于双极性直接式AC/AC变换的双母线并供系统，包括一台三相三绕组工频变压器与三组BD-AC模块，所述三相三绕组工频变压器包括三个一次侧主绕组、三个二次侧主绕组以及六个用于调节的二次侧辅助绕组，任意两个所述二次侧辅助绕组的两端连接一组所述BD-AC模块的输入端，每组所述BD-AC模块的一个输出端作为一相柔性母线输出端口，另一个输出端连接一个二次侧主绕组一个输出端，每个所述二次侧主绕组另一个输出端接地。

本发明的特点还在于：

每个BD-AC模块包括两个AC/AC变换器，每个所述AC/AC变换器输入端均连接三相三绕组工频变压器的一个二次侧辅助绕组，第一个AC/AC变换器的一个输出端作为柔性母线输出端口，另一个输出端连接第二个AC/AC变换器的一个输出端，第二个AC/AC变换器的另一个输出端连接三相三绕组工频变压器的二次侧主绕组一端，该三相三绕组工频变压器的二次侧主绕组的另一端接地。