直流微电网结构

摘要

本发明实施例公开了一种直流微电网结构，利用电器设备的变频器开放的直流母线，直接接入光伏等分布式电源，直流微电网可以直接通过电器设备的机载变频器接入市电电网，从而直流微电网不需要额外的DC/AC转换器就可以与市电并网，与传统的直流微电网结构相比，节省并网逆变装置。而且，电器设备、充电桩和双向DC/DC这三个节点可以组成环状网络，每个节点都有两个供电点，如遇一侧线路故障检修等，另一侧还可以继续为节点送电，与传统的直流微电网的结构相比，具有更高的供电可靠性。

权利要求

1.一种直流微电网结构，其特征在于，包括：

电器设备，所述电器设备包括AC/DC转换器，以及通过直流母线与所述AC/DC转换器连接的DC/AC转换器；

微电源，通过电力电子变换装置接入所述直流母线；

与所述AC/DC转换器的交流输入端连接的充电桩，所述AC/DC转换器与所述充电桩的公共端接市电网络，所述充电桩的输出端用于与第一类储能装置电连接；

分别接入所述电器设备的直流母线的双向DC/DC转换器和单向DC/DC转换器；

所述充电桩的输出端与所述双向DC/DC转换器的输出端通过开关K连接，所述双向DC/DC转换器的输出端还用于与第二类储能装置连接；

其中，当第一类储能装置和第二类储能装置的电压等级相等时，可以闭合开关K，使得第一类储能装置和第二类储能装置并联连接，使得直流微电网结构由原来的辐射状结构变更为环状网络结构。

2.根据权利要求1所述的直流微电网结构，其特征在于，所述电器设备包括：光伏空调器。

3.根据权利要求1所述的直流微电网结构，其特征在于，所述充电桩为用于为电动汽车车载蓄电池组充电的充电桩。

4.根据权利要求1所述的直流微电网结构，其特征在于，所述微电源包括：光伏电池组；

所述光伏电池组通过电力电子变换装置的单向DC/DC转换器接入所述直流母线。

5.根据权利要求1所述的直流微电网结构，其特征在于，所述微电源包括：小型风电机组；

所述小型风电机组通过电力电子变换装置的单向AC/DC转换器接入所述直流母线。

6.根据权利要求1所述的直流微电网结构，其特征在于，所述双向DC/DC转换器的输出端具体用于与家用蓄电池组连接。

7.根据权利要求1所述的直流微电网结构，其特征在于，还包括：能源管理和控制系统，用于对市电电能、微电源电能和储能装置电能进行管理和控制；

所述储能装置包括第一类储能装置和第二类储能装置。

说明书

直流微电网结构

技术领域

[0001] 本发明涉及微电网技术领域，更具体地说，涉及一种家用直流微电网结构。

背景技术

[0002] 目前家用直流微电网典型结构如图1所示，所有分布式微电源(如，光伏等直流微电源、风能等交流微电源，等等)、负荷等均通过电力电子变换装置(DC/DC变换器、AC/DC变换器、DC/AC变换器等)，直流微电网通过逆变装置接入市电网络，从而可以与市电网络并网运行，也可以独立运行。直流微电网通过电力电子变换装置可以向不同电压等级的交流、直流负荷提供电能。

[0003] 发明人在实现本发明的过程中发现，上述直流微电网结构实现成本较高。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种直流微电网结构，以降低直流微电网结构的实现成本。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

[0006] 一种直流微电网结构，包括：

[0007] 电器设备，所述电器设备包括AC/DC转换器，以及通过直流母线与所述AC/DC转换器连接的DC/AC转换器；

[0008] 微电源，通过电力电子变换装置接入所述直流母线；

[0009] 与所述AC/DC转换器的交流输入端连接的充电桩，所述AC/DC转换器与所述充电桩的公共端接市电网络，所述充电桩的输出端用于与第一类储能装置电连接；

[0010] 分别接入所述电器设备的直流母线的双向DC/DC转换器和单向DC/DC转换器；

[0011] 所述充电桩的输出端与所述双向DC/DC转换器的输出端通过开关连接，所述双向DC/DC转换器的输出端还用于与第二类储能装置连接。

[0012] 上述直流微电网结构，优选的，所述电器设备包括：光伏空调器。

[0013] 上述直流微电网结构，优选的，所述充电桩为用于为电动汽车车载蓄电池组充电的充电桩。

[0014] 上述直流微电网结构，优选的，所述微电源包括：光伏电池组；

[0015] 所述光伏电池组通过单向DC/DC转换器接入所述直流母线。

[0016] 上述直流微电网结构，优选的，所述微电源包括：小型风电机组；

[0017] 所述小型风电机组通过单向AC/DC转换器接入所述直流母线。

[0018] 上述直流微电网结构，优选的，所述双向DC/DC转换器的输出端具体用于与家用蓄电池组连接。

[0019] 上述直流微电网结构，优选的，还包括：

[0020] 能源管理和控制系统，用于对市电电能、微电源电能和储能装置电能进行管理和控制；所述储能装置包括第一类储能装置和第二类储能装置。

[0021] 通过以上方案可知，本申请提供的一种直流微电网结构，利用电器设备的变频器开放的直流母线，直接接入光伏等分布式电源，直流微电网可以直接通过电器设备的机载变频器接入市电电网，从而直流微电网不需要额外的DC/AC转换器就可以与市电并网，与传统的直流微电网结构相比，节省并网逆变装置，降低了实现成本。而且，电器设备、充电桩和双向DC/DC这三个节点可以组成环状网络，每个节点都有两个供电点，如遇一侧线路故障检修等，另一侧还可以继续为节点送电，与传统的直流微电网的结构相比，具有更高的供电可靠性。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 图1为现有技术中家用直流微电网典型结构示意图；

[0024] 图2为本申请实施例提供的直流微电网结构的示意图；

[0025] 图3为本申请实施例提供的直流微电网的环状拓扑结构示意图。

[0026] 说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够在除了这里图示以外的顺序实施。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 请参阅图2，图2为本申请实施例提供的直流微电网结构的一种示意图，其中，虚线表示交流通路，实线表示直流通路，本申请实施例提供的直流微电网可以包括：

[0029] 电器设备11，微电源12，充电桩13，双向DC/DC转换器14和单向DC/DC转换器15；其中，

[0030] 电器设备11包括AC/DC转换器111，DC/AC转换器112，AC/DC转换器111和DC/AC转换器112通过直流母线电连接。

[0031] 该电器设备可以是具有交直交变频器的电器设备，通常交直交变频器包括AC/DC转换器，DC/AC转换器和连接二者的直流母线。

[0032] AC/DC转换器111为双向AC/DC转换器。

[0033] 微电源12通过电力电子变换装置接入上述直流母线。

[0034] 其中，微电源12可以有一个，也可以有多个，可以包括：光伏电池组，小型风电机组。还可以包括微型燃气轮机等。

[0035] 根据微电源12所输出电能的类型不同，接入上述直流母线所使用的电力电子变换装置也不同。

[0036] 若微电源12输出交流电，则微电源12通过单向AC/DC转换器接入上述直流母线。

[0037] 若微电源12输出直流电，则微电源12通过单向DC/DC转换器接入上述直流母线。

[0038] 充电桩13与AC/DC转换器111的交流输入端连接，充电桩13与AC/DC转换器111的公共端接市电网络，充电桩13的输出端用于与第一类储能装置电连接，即充电桩13用于为第一类储能装置充电。

[0039] 本实施例中，市电网络输出电能既可以给电器设备11供电，又可以通过充电桩给第一类储能装置充电，还可以给无法用直流供电的旋转电机类负载供电。

[0040] 双向DC/DC转换器14和单向DC/DC转换器15也分别接入上述直流母线。

[0041] 双向DC/DC转换器14的输出端与充电桩13的输出端通过开关K连接，双向DC/DC转换器14的输出端还用于与第二类储能装置连接。

[0042] 当第一类储能装置和第二类储能装置的电压等级相等时，可以闭合开关K，使得第一类储能装置和第二类储能装置并联连接，使得直流微电网结构由原来的辐射状结构变更为环状网络结构。如图3所示，为本发明实施例提供的直流微电网的环状拓扑结构示意图。

[0043] 当上述开关K闭合时，直流微电网结构同时对第一类储能装置和第二类储能装置进行交直流混充，即第一类储能装置和第二类储能装置既可以通过双向DC/DC利用直流充电，又可以通过汽车充电桩用交流进行充电。相较于对单一的储能装置充电相比，增加了储能总容量。

[0044] 单向DC/DC转换器15输出的电能作为家庭用电使用，即单向DC/DC转换器15的输出端用于接家用电器。

[0045] 本发明实施例提供的直流微电网结构，利用电器设备的变频器开放的直流母线，直接接入光伏等分布式电源，直流微电网可以直接通过电器设备的机载变频器接入市电电网，从而直流微电网不需要额外的DC/AC转换器就可以与市电并网，与传统的直流微电网结构相比，节省并网逆变装置，降低了实现成本。而且，电器设备、充电桩和双向DC/DC这三个节点可以组成环状网络，每个节点都有两个供电点，如遇一侧线路故障检修等，另一侧还可以继续为节点送电，与传统的直流微电网的结构相比，具有更高的供电可靠性。

[0046] 可选的，电器设备11可以为光伏空调器，该光伏空调器包括变频器，该变频器具有开放的直流母线，该直流母线分别连接AC/DC转换器和DC/AC转换器。

[0047] 可选的，充电桩13为用于为电动汽车车载蓄电池组充电的充电桩。

[0048] 可选的，若微电源12为光伏电池组，则光伏电池组通过单向DC/DC转换器接入电器设备内11的直流母线。

[0049] 可选的，若微电源12为小型风电机组，则小型风电机组通过单向AC/DC转换器接入电器设备11内直流母线。

[0050] 可选的，双向DC/DC转换器的输出端具体用于与家用蓄电池组连接。即第二类储能装置可以为家用蓄电池组。也就说，第二类储能装置储存的电能用于为家用电器供电。

[0051] 可选的，本发明实施例提供的直流微电网结构还可以包括：

[0052] 能源管理和控制系统，用于对市电电能、微电源电能和储能装置电能进行管理和控制；其中，储能装置包括第一类储能装置和第二类储能装置。

[0053] 可选的，能源管理和控制系统可以通过如下方式对能源进行管理和控制：

[0054] 在直流微电网正常运行时，家用电器(包括电器设备11)优先使用微电源12输出的电能，当微电源12输出的电能不足时，再使用储能装置存储的电能，当微电源12和储能装置存储的电能均不足时，再使用市电电能。

[0055] 当微电源12输出的电能除用于家用电器(包括电器设备11)外，还有富余时，优先给储能装置充电，储能装置充满后，再向市电网络反馈。

[0056] 当第二类储能装置接入直流微电网结构时，若微电源12输出的电能除用于家用电器(包括电器设备11)外还有富余，直接对第二类储能装置充电；若微电源12输出的电能不足，则将第一类储能装置作为第二类储能装置的补充提供电能；而若第二类储能装置接入直流微电网结构时，第二类储能装置本身电量已经在低电量阈值以下，且微电源12输出的电能不足，此时由市电网络直接为所述第二类储能装置充电。

[0057] 第一类储能装置的接入不但形成了环状的供电网络，还作为家用蓄电池组的补充，进一步提高系统供电的可靠性(即连续性)。

[0058] 另外，能源管理和控制系统还可以根据峰谷电价来选择充电方式，该充电方式包括：交流充电和直流充电。

[0059] 当微电源12输出的电能除用于家用电器(包括电器设备11)外，还有富余时，根据市电网络峰谷电价选择是给储能装置充电，还是逆变上网。具体的，若此时电价在峰值附近，则将微电源12多余的电能逆变上网，从而可以争取最大的经济效益，若电价在谷值附近，则优先给储能装置充电。

[0060] 在微电源12输出的电能不足以满足负载使用(即微电源12输出的电能不足)时，可以根据峰谷电价选择是由储能装置供电还是由市电网络供电。具体的，若电价在峰值附近，则优先使用储能装置为负载供电，当储能装置容量小于阈值(即储能装置所存储的电能不足)时，再使用市电网络供电；若电价在谷值附近，可以直接使用市电网络为负载供电。

[0061] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。