一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置。目前的分布式电源不能与电网有效隔离，无法保证高端用户对电能质量的需求，也无法防止重污染的电力用户向电网注入电能。本实用新型专利技术由电网侧模块、用户侧模块、电动汽车充放电模块以及控制器组成，用户侧功率模块与电动汽车充放电模块并联后与电网侧功率模块串联，控制器产生的触发脉冲信号通过光纤分别传输给电网侧功率模块、用户侧功率模块和电动汽车充放电模块，控制器通过以太网与一后台服务器通讯。本实用新型专利技术能够实现分布式电源与电网的有效隔离，还可以兼顾动态无功补偿、故障电流限制、电能质量控制等功能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及供用电领域，具体地说是一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置。
技术介绍
随着电网规模的不断扩大，大规模电力系统的弊端日益凸现出来，其成本高，运行控制不灵活，难以适应用户越来越高的可靠性要求，不能灵活跟踪负荷的变化以及多样化的电能质量需求。学者开始研究未来电力系统的发展模式，显然单纯地扩大电网规模不能够满足要求，于是，欧美的电力专家们提出了污染少、可靠性高、投资省、发电方式灵活、与环境兼容的分布式发电与大电网联合运行的方式。如欧盟实施了 “可再生能源和分布式发电在欧洲电网中的集成应用”项目，美国提出了“智能电网”和“高级配电自动化”等项目。随着我国对可再生能源的大力扶持，分布式发电作为一种新兴的发电模式显现出来，这种小容量的发电机组在配电网用户附近提供电力，成为集中式发电的补充。常见的分布式电源有小内燃机、太阳能光伏、微型风机等。然而在传统电力系统中引入分布式电源却给电网的安全性和稳定性带来许多问题，主要有(1)运行控制分布式电源的调度和运行由电源的产权所有者控制，无法有效地对其进行调控。(2)输出功率波动利用风能、太阳能的分布式电源的有功输入具有天然波动性， 所以分布式电源输出功率波动很大，不确定性程度高，容易造成电网电压波动引起闪变。(3)谐波污染分布式电源往往采用整流和逆变装置接入电网，会对电网输出大量的多次谐波电流。(4)无功功率风力发电机大多采用异步电机，当风机转速降低的时候需要从电网吸收大量的无功功率。随着我国产业升级换代，电能作为一种商品，越来越向着精细化的方向发展，越来越多的电力用户对电能质量的要求越来越高，具体体现为(1)对电能质量敏感的负荷如半导体生产厂、造纸厂等，电压下降几十毫秒，就会导致生产设备不能正常工作和出现大量废品。(2)本身是污染源的负荷随着我省冶金工业，化学工业及电气化铁路的发展，电力系统中的非线性负荷(硅整流设备，电力机车，电解设备)及冲击性负荷(电弧炉，轧钢机)使电网的谐波污染、非对称性(负序)和波动性日趋严重。因此，为了确保电网的安全性和可靠性，对分布式电源的输出功率进行远方调度， 进行加强监管是非常迫切和必要的。因此，研究出一种通用型的接入控制技术，保证高端用户对电能质量的需求，防止重污染的电力用户向电网注入电能，并确保分布式发电系统得到合理的利用，就变得非常必要
技术实现思路
本技术提供了一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置，实现分布式电源与电网的有效隔离，以保证高端用户对电能质量的需求，防止重污染的电力用户向电网注入电能，并确保分布式发电系统得到合理的利用。为此，本技术采用如下的技术方案一种电动汽车及分布式电源的标准化换流装置，其特征在于它包括连接公共配电网的电网侧功率模块USM、连接用户的用户侧功率模块CSM和用于储能的电动汽车充放电模块EVM，用户侧功率模块CSM与电动汽车充放电模块EVM并联后与电网侧功率模块USM串联；所述的电网侧功率模块USM由可控器件组成三相全桥整流电路，通过变压器或直接接入公共配电网，能四象限运行，实现与公共配电网的有功、无功的双向控制；所述的用户侧功率模块CSM由可控器件组成三相全桥逆变电路，通过变压器或直接接入用户侧分布式电源，能四象限运行，实现中间直流母线与分布式电源之间有功、无功的双向控制；所述的电动汽车充放电模块EVM由可控器件组成的升降压斩波电路，与电动汽车动力电池接口，对动力电池进行充电或放电，USM和CSM各由6个可控器件(如IGBT)组成，是结构完全相同的电压源型换流器；控制器产生的触发脉冲信号通过光纤分别传输给电网侧功率模块USM、用户侧功率模块CSM和电动汽车充放电模块EVM，控制器分别与一液晶显示单元和一电动汽车动力电池的管理系统BMS通讯，控制器采集公共配电网和分布式电源的电网数据，控制器通过以太网与一后台服务器通讯，后台服务器内装有后台监控软件模块。如果用户没有安装分布式电源或用户侧分布式电源的装机容量小于负荷时，公共配电网侧的交流电经过USM的整流后变换为直流电，部分通过EVM给电动汽车动力电池充电，部分通过CSM逆变为交流电供给负荷。如果用户侧分布式电源装机容量大于负荷时，多余部分电则通过CSM整流为直流电，部分通过EVM给电动汽车动力电池充电，部分通过USM 逆变为交流电出售给公共配电网。如果公共配电网发生故障而断电时，电动汽车动力电池内的电通过EVM和CSM供给用户，能保持一段时间内的不间断供电。如果用户侧分布式电源的装机容量小于负荷或用户侧分布式电源由于自然条件限制暂时无法发电，但又希望用户侧分布式电源输出功率保持一段时间的恒定，则动力电池内的电通过EVM和USM供给公共配电网，保持输出功率恒定。如果用户交流系统正在向公共配电网输出电能，而希望减小用户输出的电能，则通过后台监控软件模块直接远程控制USM的输出功率。上述电动汽车及分布式电源的标准化换流装置的控制策略如下电网侧模块USM采用稳定直流电压的控制策略，当电池充电或从公共配电网为用户负荷供电时，USM工作在整流状态以维持直流侧电压的稳定；当电池或用户交流系统向公共配电网注入有功功率时，USM工作在逆变状态以维持直流侧电压的稳定；USM输出无功功率时也通过对有功分量的闭环控制来稳定直流母线电压。用户侧模块CSM采用定频率定交流电压幅值的控制策略，维持用户侧电压幅值和频率在要求范围内，用户侧分布式电源与CSM的电压相位和频率保持同步。电动汽车充放电模块EVM用定直流电流控制策略维持蓄电池侧直流输出电流恒定，实现对蓄电池的恒电流充电或恒电流放电并具备恒流限压功能，即当电池充电电压高于上限或放电电压低于下限时自动转入稳压运行。本技术能够实现分布式电源与电网的有效隔离，还可以兼顾动态无功补偿、故障电流限制、电能质量控制等功能；通过分布式电源与电动汽车动力电池的电能交换，以及动力电池对负荷的供电，解决了分布式能源功率自然波动的问题，实现了功率在公共配电网和用户侧的双向可控流动；用户交流系统可以在调度的控制下软并网、软解列，甚至可以在与公共配电网不同步的情况下并网；用户可以根据峰谷电价调整，利用分布式电源或者电网电能给电动汽车动力电池充电，也可以把动力电池的电能卖给电网，获得一定经济利益；对电网而言，也可以起到削峰填谷、提高负荷率、减少系统总装机的作用。下面结合说明书附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。附图说明图1为本技术标准化换流装置的结构图(图中1表示有功交换，2表示无功交换，3表示公共连接点，4表示用户交流系统，5表示负载，6表示分布式电源，7表示公共配电网，8表示电动汽车动力电池)。图2为本技术标准化换流装置的电路原理图(图中5表示负载，6表示分布式电源，7表示公共配电网，8表示电动汽车动力电池)。图3为本技术USM主电路原理图。图4为本技术USM闭环控制原理图。图5为本技术CSM主电路原理图。图6为本技术EVM主电路原理图。图7为本技术的控制原理图(图中1表示有功交换，2表示无功交换，3表示公共连接点，4表示用户交流系统，5表示负载，6表示分布式电源，7表示公共配电网，8表示电动汽车动力电池，9表示电网数据，10表示电池数据，11表示控制器，12-以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆翌，
申请(专利权)人：浙江省电力试验研究院，浙江省电力试验研究院技术服务中心，
类型：实用新型
国别省市：