[发明专利]一种提高微网系统可靠性的隔离型模块化换流器

说明书

本发明提供了一种提高微网系统可靠性的隔离型模块化换流器，通过输入并联输出并联形成模块化结构的换流器易于实现功率均衡控制，极大提高微电网的可控性能。其中隔离型双向AC/DC换流器不仅可实现电气隔离提高电能质量，还可实现功率的双向流动。并且在系统异常时通过投切热备用状态下的冗余子模块供电，当微网负荷在高/低功率模式切换时实现不停电运行，极大提高系统的可靠性。且微网系统通过隔离型模块化换流器和市电柔性互联，形成低压交直流互联的混合供用电系统，解决了传统交流配电网难以大规模消纳可再生能源的问题以及直流发电设备和直流负荷设备等此类设备直接接入直流电网，将减少一级电能变换，降低运行损耗接入。

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种提高微网系统可靠性的隔离型模块化换流器。

背景技术

直流微电网是由直流构成的微电网，是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电网，直流微电网可更高效可靠地消纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷，且可省去部分交直流变换装置，减小成本、降低损耗。

目前分布式电源、储能单元及交直流负荷等一般通过DC/DC、DC/AC和AC/DC等常规电力电子装置接入直流微电网，普遍存在功能单一和不具备即插即用等问题，且随着风、光等分布式可再生能源、储能单元、电动汽车及其他直流设备的大量广泛接入，直流微网负荷波动愈发明显，并且直流微电网的发展趋势已不满足于单纯的消耗电能，应具备在交流微网不稳定时候为交流微网提供电力，实现能量双向、可控、实时、高速地在微网之间流动，因此研发更加高效可靠，以及模块化、智能化的即插即用型多功能变流器接口或电能交换器提高微网高可靠接入将成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有采用常规电力电子装置接入直流微电网时存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种提高微网系统可靠性的隔离型模块化换流器，包括：

n+k个隔离型双向AC/DC换流器，n+k个隔离型双向AC/DC换流器通过与断路器组采用IPOP的输入输出并联形成模块化结构，从而组成隔离型模块化换流器，其中，n可为任意大于1的正整数，k为热备用状态下的冗余子模块个数；

当系统正常工作时，由n个隔离型双向AC/DC换流器投入运行，若系统产生异常，则通过投切冗余子模块以使系统恢复正常运行。

进一步的，隔离型模块化换流器具体包括：

n+k个子模块原边单元和m+k个子模块副边单元以及m+k个隔离变压器，其中，n+k个子模块原边单元与n+k个断路器组采用IPOP的输入输出并联连接，m+k个子模块副边单元与微网直流部分直流母线侧连接，m＞n+1。

进一步的，隔离型双向AC/DC换流器具体包括：

三相桥式整流器、谐波滤波器、旁路开关、单相逆变器、隔离变压器、单相整流器和副边谐波滤波器；

其中，三相桥式整流器、谐波滤波器、旁路开关、单相逆变器构成子模块原边单元，单相整流器和副边谐波滤波器构成子模块副边单元。

进一步的，系统产生异常包括处于正常工作状态下的子模块故障或检修，当系统产生该种异常时，隔离型模块化换流器执行第一控制策略，以通过投入冗余子模块以使系统恢复正常运行；

第一控制策略为根据直流侧电压数值波动的电压信号，断开故障或检修状态下子模块并联接入侧的断路器组，同时闭合冗余子模块的旁路开关投入热备用状态下的冗余子模块直至直流侧电压信号回归正常值范围。

进一步的，系统产生异常包括处于正常工作状态下的直流微网负荷波动，当系统产生该种异常时，隔离型模块化换流器执行第二控制策略，以通过投切冗余子模块以使系统恢复正常运行；