[实用新型]双向交直流多电源多负载安全隔离微电网系统

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源发电领域，是一种连接新能源发电源、交流电网、直流负载、交流负载以及储能单元的并具有安全隔离的微电网系统结构，可以同时为直流负载和交流负载可靠供电。 

背景技术

目前，公知的新能源发电系统主要并网发电系统，离网发电系统，其负载主要是交流负载。并网发电系统在电网出现故障时，无论新能源系统发电源是否具有足够的能量，都将停止向负载供电直到电网恢复正常。而且，新能源并网发电系统中多数缺少可靠的直流侧安全隔离设计。独立发电系统工作在离网状态，发电源多为具有波动性的太阳能发电，风力发电等，当新能源发电源出现故障时，即使附近电网正常，电网也无法给与供电，直到新能源发电源恢复正常。 

发明内容

为了克服现有的新能源发电系统中供电可靠性低，提高用电安全率、新能源发电使用效率以及增加用电接口(交流接口和直流接口)，本实用新型提供一种双向交直流多电源多负载安全隔离微电网系统，该系统可以在配电网或者新能源发电源出现故障时继续向交流负载和直流负载供电，该系统还增加了交直流安全隔离设计。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双向交直流多电源多负载安全隔离微电网系统，其中新能源发电源、直流升压电路、交流负载、直流负载、蓄电池、配电网、双向并网/离网逆变电路、工频隔离变压器、双向直流高频隔离电路、蓄电池充放电控制器组合连接，形成发电用电系统结构，其中新能源发电源输出端连接到直流升压电路输入端，直流升压电路输出端连接到蓄电池充放电控制器和双向直流高频隔离电路输入端，双向直流高频隔离电路输出端连接到直流负载和双向并网/离网逆变电路输入端，双向并网/离网逆变电路输出端连接到工频隔离变压器输入端，工频隔离变压器输出端连接交流负载和并网开关，并网开关控制该系统与配电网连接与断开，蓄电池充放电控制器输出端接蓄电池。微电网系统电路结构为并网结构，该电路结构可为交流负载和直流负载进行供电，并具有直流安全隔离电路和交流安全隔离电路，直流升压电路采用三重boost并联电路。本系统分为5大部分：直流升压电路，双向直流高频隔离，直流蓄电池充放电，双向并网/离网逆变电路，工频隔离变压器。直流升压电路将新能源发电源输出的低压直流电进行升压。升压后，一部分经过直流蓄电池充放电电路实现蓄电池的充放电；另一部分经过双向高频隔离变压电路实现升压和直流 安全隔离。双向高频隔离变压器正向可以实现升压安全隔离，反向可实现降压和安全隔离。双向高频隔离电路高压侧一部分作为直流电源使用，向直流负载进行供电，另一部分流向双向并网/离网逆变电路。双向并网/离网逆变电路将直流电转换为工频交流电，一部分供交流负载供电，一部分经过工频隔离变压器进行并网。双向并网/离网逆变电路正向实现并网逆变功能，反向可实现可控整流。 

本实用新型的有益效果是，在无论电网是否出现故障，新能源发电源均可以为用电设备提供安全可靠的能源，而当新能源发电源出现故障或者发电源没有电能时，用电设备仍然可以可靠工作，同时增加了可靠交直流安全隔离措施。本方案充分利用新能源发电这种清洁能源的同时保证用电设备用电可靠性、安全性。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的电路结构示意图。 

图2是本实用新型的电路结构原理图。 

图3是本实用新型中双向直流高频隔离电路结构 

图4是本实用新型中双向并网/离网逆变电路结构 

图中1.双向直流高频隔离电路，2.双向并网/离网逆变电路。 

具体实施方式

该微电网系统中双向并网/离网逆变电路采用八个功率器件单元，功率器件两两背靠背式电路结构，正向形成可控逆变电路结构，反向形成可控整流电路结构。双向直流高频隔离电路采用双向桥式电路加高频隔离变压器设计。蓄电池充放电控制器放置在直流升压电路输出端，双向直流高频隔离电路输入端；交流负载应放置工频隔离变压器电网侧，并网开关离网一侧，直流负载放置双向直流高频隔离电路输出端，双向并网/离网逆变电路输入端。蓄电池充放电控制器采用的是双向升降压电路设计，正向向蓄电池充电，升压采用单相的升压电路，蓄电池充放电电路输出端与微电网系统升压电路输出端相连，作为微电网系统的电源之一。 

参照在图1，新能源发电源包括太阳能发电源和风力发电源等。当发电源仅仅是太阳能发电时，当新能源发电源和电网均无故障且新能源正常发电时，新能源发电源输出低压20-40V直流电，经过直流升压部分进行升压及功率控制，升压至100V。节点1将直流电分为两部分，一部分与电池充放电控制器相连实现对蓄电池的充放电，另一部分通过双向直流高频隔离电 路实现电路隔离及再一次升压至200V。节点2为直流负载供电，当新能源发电大于直流负载用电时，剩余电能经过双向并网/离网逆变电路向交流部分供电，节点3通过工频隔离变压器与节点4隔离，节点4为交流负载供电，当交流负载用电量仍小于其供电量时，节点4将剩余电量流向电网。当电网出现故障时，系统断开并网开关，所有负载均由新能源发电源及蓄电池联合供给。当电网正常，新能源发电源及蓄电池出现故障或者没有电能或者电能少于负载所需用电时，由电网提供电能补偿，此时电网对交负载进行供电，同时经过工频隔离变压器实现安全隔离到达节点4，并通过双向并网/离网逆变电路进行整流控制到达节点2，节点2对直流负载进行供电，同时进过双向直流高频隔离电路到达节点1，节点1对通过电池充放电控制器对蓄电池进行充电储能。