本公開涉及電力輸配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的交流輸配電系統(tǒng)中，很多以直流電能作為電源的家用電器都需要在電能的輸入端裝設(shè)交流/直流整流器，這不但增加了成本還增加了損耗，從而大大的降低了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。

而且，在交流輸配電系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)中的所有同步發(fā)電機同步運行，以防止出現(xiàn)發(fā)電機失步運行，從而導(dǎo)致機械功率和電磁功率失去平衡關(guān)系。因此，同步發(fā)電機間功角的穩(wěn)定問題會嚴(yán)重制約交流輸配電系統(tǒng)的輸送能力，并且這種制約性會隨著輸電距離和同步發(fā)電機間的聯(lián)系電抗的增大而更加突出，從而使得交流輸配電能力受到更大的限制。由此可知，傳統(tǒng)交流輸配電系統(tǒng)工作時要受頻率、相位和電壓幅值等多方面影響。

此外，采用電纜線路是輸配電系統(tǒng)發(fā)展的形勢所趨，但交流電使用電容較大的電纜配送電能時會產(chǎn)生大量電容充電電流，線路損耗程度以及線路的輸電容量會分別因此增加和減少。因此，交流輸配電還有供電的范圍小、電能的質(zhì)量低以及分布式電源不方便互聯(lián)等缺點。

當(dāng)今社會對電力系統(tǒng)及輸電技術(shù)提出了更高的要求，如何進一步向用戶提供高質(zhì)量電能成為電力行業(yè)的發(fā)展方向。因此，一種新的輸配電系統(tǒng)是亟待提供的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的目的在于提供一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)，從而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或多個問題。

本公開的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分 地通過本公開的實踐而習(xí)得。

根據(jù)本公開的一方面，提供一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)，與一交流電網(wǎng)及再生能源發(fā)電裝置相接；其特征在于，直流多電壓輸配電系統(tǒng)包括：

一正高壓直流母線、一負(fù)高壓直流母線以及一低壓直流母線；

一雙向交流/直流變換器；所述交流電網(wǎng)通過所述雙向交流直流變換器與所述正高壓直流母線以及所述負(fù)高壓直流母線相接；

一第一直流/直流變換器或交流/直流變換器；所述再生能源發(fā)電裝置通過所述第一直流/直流變換器或交流/直流變換器與所述正高壓直流母線相接；

一第一直流/交流變換器；所述正高壓直流母線與負(fù)高壓直流母線通過所述第一直流/交流變換器與一大功率交流負(fù)載相接；

至少一雙向直流/直流變換器；所述低壓直流母線與所述高壓直流母線通過所述至少一雙向直流/直流變換器相接。

在本公開的一種示例性實施例中，所述再生能源發(fā)電裝置包括光伏發(fā)電裝置、燃料電池發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置和/或高壓電池組；

所述光伏發(fā)電裝置、燃料電池發(fā)電裝置以及高壓電池組通過所述第一直流/直流變換器與所述正高壓直流母線相接；

所述風(fēng)力發(fā)電裝置通過所述交流/直流變換器與所述正高壓直流母線相接。

在本公開的一種示例性實施例中，所述直流多電壓輸配電系統(tǒng)還包括：

至少一第二直流/直流變換器；至少一高壓直流負(fù)載分別通過一所述第二直流/直流變換器與所述正高壓直流母線相接；

至少一第三直流/直流變換器；至少一低壓電池組和/或至少一低壓直流負(fù)載分別通過一所述第三直流/直流變換器與所述低壓直流母線相接；

至少一第二直流/交流變換器；至少一交流負(fù)載分別通過一所述第二直流/交流變換器與所述正高壓直流母線相接。

在本公開的一種示例性實施例中，所述正高壓直流母線的電壓范圍為+280V～+320V。

在本公開的一種示例性實施例中，所述正高壓直流母線的電壓為+300V。

在本公開的一種示例性實施例中，所述負(fù)高壓直流母線的電壓范圍為－280V～－320V。

在本公開的一種示例性實施例中，所述負(fù)高壓直流母線的電壓為－300V。

在本公開的一種示例性實施例中，所述低壓直流母線的電壓范圍為+18V～+26V。

在本公開的一種示例性實施例中，所述低壓直流母線的電壓為+20V。+20V可以直接與筆記本電腦電池相接，從而可省去筆記本電腦交流充電器。

在本公開的一種示例性實施例中，還包括一電壓互感器及開關(guān)；所述電壓互感器及開關(guān)串聯(lián)于所述交流電網(wǎng)與所述雙向交流/直流變換器之間。

在本公開的一種示例性實施例中，所述正高壓直流母線與一冰箱、空調(diào)、洗衣機、電視機、微波爐和/或家用音響相接；

所述正高壓直流母線通過一所述第二直流/交流變換器與一除濕機相接；

所述低壓直流母線與一筆記本電腦相接；

所述低壓直流母線通過所述第二直流/直流變換器分別與一LED燈、一電池組和/或一直流風(fēng)扇相接；

所述低壓直流母線通過一第三直流/交流變換器與一交流風(fēng)扇相接。

通過本公開示例性實施例中所提供的直流多電壓輸配電系統(tǒng)，可以節(jié)省大量的線路建設(shè)費用而且輸配效率較高；同時，由于直流輸配電在分配電能時只需兩根輸電線，其電阻損耗比交流線路小。此外，本示例性實施例中所提供的直流多電壓輸配電系統(tǒng)不存在頻率穩(wěn)定等問題，也不存在無功功率和功率因數(shù)問題。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述其示例性實施例，本公開的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更加明顯。

圖1是本公開示例性實施例中一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本公開示例性實施例中一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)的具體實施方式示意圖。

圖3是本公開示例性實施例中又一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本公開示例性實施例中又一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)的具體實施方式示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

L1 正高壓直流母線

L2 負(fù)高壓直流母線

L3 低壓直流母線

S1 第一開關(guān)

S2 第二開關(guān)

U11 雙向交流/直流變換器

U12 交流/直流變換器

U21 第一直流/交流變換器

U22 第二直流/交流變換器

U31 第一直流/直流變換器

U32 第二直流/直流變換器

U33 第三直流/直流變換器

U34 雙向直流/直流變換器

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例性實施例。然而，示例性實施例能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本公開將全面和完整，并將示例性實施例的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清晰，可能會夸大部分元件的尺寸或加以變形。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一 個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對本公開的實施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而沒有所述特定細(xì)節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、方法或者操作以避免模糊本公開的各方面。

本示例性實施例中提供了一種直流多電壓輸配電系統(tǒng)。參考圖1中所示，該直流多電壓輸配電系統(tǒng)與一交流電網(wǎng)及再生能源發(fā)電裝置相接。其主要包括一正高壓直流母線L1、一負(fù)高壓直流母線L2、一低壓直流母線L3、一雙向交流/直流變換器U11、一直流變換器、一第一直流/交流變換器U21以及至少一雙向直流/直流變換器U34。所述交流電網(wǎng)通過所述雙向交流直流變換器與所述正高壓直流母線L1以及所述負(fù)高壓直流母線L2相接，所述交流電網(wǎng)的交流電流被所述雙向交流直流變換器轉(zhuǎn)換為正高壓直流和負(fù)高壓直流。所述再生能源發(fā)電裝置通過所述直流變換器與所述正高壓直流母線L1相接，所述再生能源發(fā)電裝置輸出的交流電流被所述直流變換器轉(zhuǎn)換為正高壓直流，或者，所述再生能源發(fā)電裝置輸出的直流電流被所述直流變換器升壓為正高壓直流。所述正高壓直流母線L1與負(fù)高壓直流母線L2通過所述第一直流/交流變換器U21與一大功率交流負(fù)載相接，從而可以使用所述正高壓直流與負(fù)高壓直流共同為所述大功率交流負(fù)載提供電能。所述低壓直流母線L3與所述高壓直流母線通過所述至少一雙向直流/直流變換器U34相接。母線L3亦有一U34連接“低壓電池組”。

采用上述直流多電壓輸配電系統(tǒng)，可以節(jié)省大量的線路建設(shè)費用，而且只需兩根輸電線，其電阻損耗比交流線路小。此外，在為以直流作為電源的家用電器供電時，可以省去輸入端裝設(shè)的交流/直流整流器，既能節(jié)省成本又能進一步降低損耗，從而大大的提高了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。而且，直流輸配電還有供電的范圍廣、電能的質(zhì)量高以及分布式電源方便互聯(lián)等優(yōu)點。同時，采用上述直流多電壓輸配電系統(tǒng)，不存在頻率穩(wěn)定等問題，也不存在無功功率和功率因數(shù)問題。

本示例性實施例中，所述再生能源發(fā)電裝置可以包括一光伏發(fā)電裝置、一燃料電池發(fā)電裝置以及一風(fēng)力發(fā)電裝置；或者，也可以僅包括上 述發(fā)電裝置中的任意一種或兩種，也可以包括其他類型的再生能源發(fā)電裝置。所述光伏發(fā)電裝置以及燃料電池發(fā)電裝置通過一第一直流/直流變換器U31與所述正高壓直流母線L1相接，所述風(fēng)力發(fā)電裝置通過所述交流/直流變換器U12與所述正高壓直流母線L1相接；如圖1中所示，在所述交流/直流變換器U12與所述正高壓直流母線L1之間，還可以串聯(lián)一第一開關(guān)S1。此外，所述直流多電壓輸配電系統(tǒng)還可以包括一高壓電池組，所述高壓電池組可以直接與所述正高壓直流母線L1相接，從而提供正高壓直流。

參考圖1以及圖2中所示，所述直流多電壓輸配電系統(tǒng)還可以包括至少一第二直流/直流變換器U32、至少一第三直流/直流變換器U33、至少一第二直流/交流變換器U22以及至少一第三直流/交流變換器。至少一高壓直流負(fù)載分別通過一所述第二直流/直流變換器U32與所述正高壓直流母線L1相接。高壓直流負(fù)載也可以直接與正高壓直流母線L1相接，例如，如圖2中所示，冰箱、空調(diào)、洗衣機、電視機、微波爐以及家用音響直接與所述正高壓直流母線L1相接。至少一低壓電池組和/或至少一低壓直流負(fù)載分別通過一所述第三直流/直流變換器U33與所述低壓直流母線L3相接。例如，如圖2中所示，一LED燈、一電池組以及一直流風(fēng)扇分別通過一第二直流/直流變換器U32分別與所述低壓直流母線L3相接。低壓直流負(fù)載也可以直接與低壓直流母線L3相接，例如，如圖2中所示，一筆記本電腦與所述低壓直流母線L3直接相接。至少一交流負(fù)載分別通過一所述第二直流/交流變換器U22與所述正高壓直流母線L1相接。例如，如圖2中所示，一除濕機通過所述第二直流/交流變換器U22與所述正高壓直流母線L1相接。至少一低壓交流負(fù)載分別通過一所述第三直流/交流變換器與所述低壓直流母線L3相接。例如，如圖2中所示，一交流風(fēng)扇通過所述第三直流/交流變換器與所述低壓直流母線L3相接。

上述示例性實施例中，使用電力電子變換器可以讓直流多電壓輸配電系統(tǒng)分別形成獨立區(qū)域，且各區(qū)域發(fā)生的故障不影響系統(tǒng)的運作。因此直流多電壓輸配電系統(tǒng)的可靠性高于同等電壓的交流線路

參考圖2及圖4中所示，本示例性實施例中，所述直流多電壓輸配 電系統(tǒng)還可以包括一電壓互感器及第二開關(guān)S2；所述電壓互感器及第二開關(guān)S2串聯(lián)于所述交流電網(wǎng)與所述雙向交流/直流變換器U11之間。所述交流電網(wǎng)的輸出電壓優(yōu)選為220AC/380AC。此外，為了更高效且可靠的傳輸電能，本示例性實施例中，所述正高壓直流母線L1的電壓范圍為+280V～+320V。如圖3以及圖4中所示，所述正高壓直流母線L1的電壓優(yōu)選為+300V。所述負(fù)高壓直流母線L2的電壓范圍為－280V～－320V。如圖3以及圖4中所示，所述負(fù)高壓直流母線L2的電壓優(yōu)選為－300V。為了便于與家用電器適配，所述低壓直流母線L3的電壓范圍為+18V～+26V。如圖3以及圖4中所示，所述低壓直流母線L3的電壓優(yōu)選為+20V，+20V可以直接與筆記本電腦電池相接，從而可省去筆記本電腦的交流充電器。

綜上所述，通過本示例性實施例中所提供的直流多電壓輸配電系統(tǒng)，能節(jié)省大量的線路建設(shè)費用而且輸配效率較高；同時，由于直流輸配電在分配電能時只需兩根輸電線，其電阻損耗比交流線路小。而且，使用電力電子變換器能讓直流多電壓輸配電系統(tǒng)分別形成獨立區(qū)域，且各區(qū)域發(fā)生的故障不影響系統(tǒng)的運作。因此直流多電壓輸配電系統(tǒng)的可靠性高于同等電壓的交流線路。此外，本示例性實施例中所提供的直流多電壓輸配電系統(tǒng)不存在頻率穩(wěn)定等問題，也不存在無功功率和功率因數(shù)問題。

本公開已由上述相關(guān)實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本公開的范例。必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本公開的范圍。相反，在不脫離本公開的精神和范圍內(nèi)所作的變動與潤飾，均屬本公開的專利保護范圍。