[发明专利]一种交直流混合供电系统和方法

摘要

本发明涉及一种交直流混合供电系统和方法。所述系统包括变流器C1、C2、C3、C4和C5，二极管D1、D2和D3，智能控制开关S1、S2、S3和直流母线。以优先利用本地DG为原则，采用基于直流母线电压信号的自适应功率控制策略，根据直流母线电压信号的状态自动控制三相交流电网、本地DG和本地储能的智能控制开关S1、S2和S3，实现对三相交流电网、本地DG、本地储能和负荷用电之间供需功率平衡的有效调控。该方法对传统交流系统有很好的兼容性，避免了本地DG以交流形式并网的交流稳定、电压和频率同步、无功功率等问题，可实现对本地负荷的连续、高可靠性供电，减小对用户侧电能质量的影响，提高本地DG的能源利用效率，具有良好的环境友好性。 1

主权项

1.一种交直流混合供电方法，应用交直流混合供电系统，所述系统包括DC/DC变流器C1、AC/DC变流器C2、DC/AC变流器C3、DC/DC变流器C4和DC/DC变流器C5，二极管D1、二极管D2和二极管D3，智能控制开关S1、智能控制开关S2、智能控制开关S3和直流母线；AC/DC变流器C2和智能控制开关S1串联组成支路Ⅰ，二极管D3、DC/DC变流器C1、二极管D2和智能控制开关S2串联组成支路Ⅱ，DC/AC变流器C3所在支路为支路Ⅲ，DC/DC变流器C4所在支路为支路Ⅳ，DC/DC变流器C5和智能控制开关S3串联组成支路Ⅴ；支路Ⅰ与支路Ⅱ并联于连接点P点，支路Ⅲ、支路Ⅳ和支路Ⅴ并联于公共连接点PCC点；连接点P点与二极管D1的阳极连接，公共连接点PCC点与二极管D1的阴极连接；所述支路Ⅰ中，AC/DC变流器C2的输入端与三相交流电网连接，AC/DC变流器C2的输出端与连接点P点之间设有智能控制开关S1；所述支路Ⅱ中，二极管D3的阳极与本地DG连接，二极管D3的阴极与DC/DC变流器C1的输入端连接，DC/DC变流器C1的输出端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与连接点P点之间设有智能控制开关S2；所述支路Ⅲ中，DC/AC变流器C3的输入端与公共连接点PCC点连接，DC/AC变流器C3的输出端与交流负荷连接；所述支路Ⅳ中，DC/DC变流器C4的输入端与公共连接点PCC点连接，DC/DC变流器C4的输出端与直流负荷连接；所述支路Ⅴ中，DC/DC变流器C5的一端与公共连接点PCC点之间设有智能控制开关S3，DC/DC变流器C5的另一端与本地储能连接；所述DC/DC变流器C1、AC/DC变流器C2、DC/AC变流器C3、DC/DC变流器C4和DC/DC变流器C5分别用于本地DG、三相交流电网、交流负荷、直流负荷和本地储能的直流整合；所述二极管D1、二极管D2和二极管D3用于实现三相交流电网和本地DG向交流负荷、直流负荷和本地储能供电的单向功率流，避免反向潮流现象；所述智能控制开关S1和智能控制开关S2分别用于控制三相交流电网和本地DG是否向交流负荷和直流负荷供电，S3用于控制本地储能是否充放电；所述直流母线基于直流技术整合本地DG、本地储能和三相交流电网，以交、直流混合方式向交流负荷、直流负荷供电；其特征在于，所述方法包括以下步骤：以优先利用本地DG为原则，采用基于直流母线电压信号的自适应功率控制策略，根据直流母线电压信号的状态自动控制三相交流电网、本地DG、本地储能的智能控制开关S1、智能控制开关S2和智能控制开关S3，实现对三相交流电网、本地DG、本地储能、交流负荷和直流负荷之间供需功率平衡的有效调控；所述基于直流母线电压信号的自适应功率控制策略具体如下：设定直流母线电压临界值Ulow1、Ulow2、Uhign1、Uhign2；1)当Ulow1＜UPCC＜Uhign1时为正常波动，PDG＝Pl_DC+Pl_AC，由本地DG向交流负荷和直流负荷供电，本地储能处于待机状态，智能控制开关S1和智能控制开关S3断开，智能控制开关S2闭合；2)当Ulow2＜UPCC≤Ulow1时为小幅度波动，PDG＜Pl_DC+Pl_AC，短缺功率由本地储能提供，即PDG+PS＝Pl_DC+Pl_AC，智能控制开关S1断开，智能控制开关S2和智能控制开关S3闭合，本地储能处于放电状态；3)当UPCC≤Ulow2时为大幅度波动，PDG＜Pl_DC+Pl_AC，短缺功率由三相交流电网提供，PDG+Pgrid＝Pl_DC+Pl_AC，智能控制开关S1和智能控制开关S2闭合，智能控制开关S3断开，本地储能处于待机状态；4)当Uhign1≤UPCC＜Uhign2时为小幅度波动，PDG>Pl_DC+Pl_AC，由本地DG向交流负荷和直流负荷供电，多余功率由本地储能吸收，智能控制开关S1断开，智能控制开关S2和智能控制开关S3闭合；本地储能处于充电状态，达到荷电状态时，待机，采用功率削减策略，减少本地DG的发电功率；5)当UPCC≥Uhign2时为大幅度波动，PDG>Pl_DC+Pl_AC，由本地DG向交流负荷和直流负荷供电，智能控制开关S1断开，智能控制开关S2闭合，采用功率削减策略，减少本地DG的发电功率；或者，闭合智能控制开关S1，将多余功率馈送到三相交流电网；6)当本地DG、三相交流电网、本地储能都无法满足交流负荷和直流负荷需求时，采取负荷切除策略，以保障对敏感性或重要负荷的不间断供电；7)完全由本地DG向交流负荷和直流负荷供电时，本地子系统满足自主运行条件，实现离网运行，即完全的自主运行；其中，Ulow1、Uhign1分别为正常波动时的直流母线电压上、下限值；Ulow2、Uhign2分别为小波动时的直流母线电压上、下限值；UPCC为公共连接点的直流母线电压值；PDG为本地DG的发电功率；Pgrid为三相交流电网的发电功率；Pl_DC为直流负荷功率；Pl_AC为交流负荷功率；PS为本地储能的充放电功率，充电时为负值，放电时为正值。