一种适用于多电源并联供电的低压电网单相供电结构的制作方法

本发明属于供电技术，尤其涉及一种适用于多电源并联供电的低压电网单相供电结构。

背景技术：

为提高单相重要用户的供电可靠性，往往采用双电源自动切换开关（automatictransferswitch，ats）进行供电。然而，ats在切换过程中需要停电转供，仍会出现几秒钟的短时停电，会给敏感负荷带来损失。由于在低压并联供电系统中，电源受电源电压大小与相位、等值阻抗大小与阻抗角以及负荷大小与功率因数等诸多因素的影响，ats切换时还可能产生逆功率运行情况，并且传统的ats频繁切换，将造成机械开关触头变形，直接影响ats的使用寿命。目前，小容量分布式电源往往直接接入至低压台区，其间歇性和波动性将对低压台区带来台区配变单相过负荷、电压波动剧烈等不利影响。随着分布式电源的使用日益广泛，这种影响将逐步加剧。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题：提供一种适用于多电源并联供电的低压电网单相供电结构，以解决：1）现有技术低压并联供电系统中，末端电压低，供电可靠性不高；2）ats切换时受电源电压大小与相位、等值阻抗大小与阻抗角以及负荷大小与功率因数等诸多因素的影响可能出现逆功率运行；3）传统的ats频繁切换，将造成机械开关触头变形，影响ats的使用寿命等技术问题；4）新能源接入时导致的配变单相过负荷、电压波动剧烈等问题。

本发明技术方案：

一种适用于多电源并联供电的低压电网单相供电结构，它包括低压单相馈线一、低压单相馈线二，低压单相馈线一和低压单相馈线二通过双电源自动切换开关ats连接；单相背靠背电压源型b2b变流器与双电源自动切换开关ats并联连接在低压单相馈线一和低压单相馈线二上；光伏发电单元通过开关三、boost变换器后并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧；风力发电单元通过开关四和电压源型变流器vsc3后并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧。

boost变换器由一个igbt、一个电感和一个续流二极管vd构成。

电压源型变流器vsc3由四个igbt组成的单相全桥变流器构成。

单相背靠背电压源型b2b变流器包括二个单相全桥变流器、一个电容和四个电感，二个单相全桥变流器的直流侧分别与电容连接，四个电感分别接在二个单相全桥变流器的输入端上。

低压单相馈线一通过开关一与单相背靠背电压源型b2b变流器的第一交流输入端连接；低压单相馈线二通过开关二与单相背靠背电压源型b2b变流器的第二交流输入端连接；开关一、单相背靠背电压源型b2b变流器和开关二串联后与双电源自动切换开关ats并联连接。

本发明的有益效果：

本发明将单相背靠背电压源型b2b变流器与ats并联，正常运行时ats断开，双电源通过单相背靠背电压源型b2b变流器连接，形成双电源闭环供电模式，以提高低压配电网的供电可靠性及双电源线路的负载平衡能力；单相背靠背电压源型b2b变流器串联在两个低压配电柜的低压母线之间，当其中一条馈线或配电变压器因故障停运时，其所带负荷可通过变流器由另一侧配电变压器供电，变流器提供低压配电系统电压和频率的支撑，实现不间断供电，从而避免线路出现短时停电问题；同时分布式电源光伏发电单元和风力发电单元并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧，可以减少配变电压器容量；在用电高峰期，光伏发电单元和风力发电单元可以给主网减轻压力，防止末端电压偏低；当两条低压馈线的配电变压器都因故障停运时，可由光伏或风力供电，实现负荷的不间断供电；当光伏发电设备出现故障时，可由主网和风力维持供电；反之，当风力发生故障，则有光伏和主网维持不停电；当风力和光伏均出现问题时，主网仍可保证供电；当两侧配电变压器正常供电时，可通过单相背靠背电压源型b2b变流器动态调节低压配电网的电压无功，改善低压母线电压水平；当两侧配电变压器正常供电时，可通过单相背靠背电压源型b2b变流器动态调节两侧配电变压器间的有功功率分布，避免逆功率、优化两台配电变压器之间的负载率，以实现两台配电变压器的经济运行；当单相背靠背电压源型b2b变流器出现故障或检修停运时，ats才投运，按常规的低压配电网双端并联供电方式运行。

本发明与现有技术相比具有以下特点：

1、分布式电源光伏发电单元和风力发电单元并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧，可以减少配变电压器容量；

2、在用电高峰期，光伏发电单元和风力发电单元可以给主网减轻压力，防止末端电压偏低；

3、当两条低压馈线的配电变压器都因故障停运时，可由光伏或风力供电，实现负荷的不间断供电；当光伏发电设备出现故障时，可由主网和风力维持供电；反之，当风力发生故障，则有光伏和主网维持不停电；当风力和光伏均出现问题时，主网仍可保证供电；

4、将单相背靠背电压源型b2b变流器直接并联在原有的ats处，即可以使用，无需改造原有线路结构，避免ats频繁切换造成的机械开关触头变形，影响ats的使用寿命。

5、正常运行时，ats断开，单相背靠背电压源型b2b变流器串接在低压母线上，实现双端电源低压并联供电，避免因线路故障导致的短时停电，以及双电源低压并联供电导致的电磁环流等问题。

6、单相背靠背电压源型b2b变流器的两个三相四线制换流器可以调节双配电变压器的功率输出，均衡双配电变压器低压并联供电时的负载，防止出现某一配电变压器过载而另一配电变压器轻载的现象。

7、单相背靠背电压源型b2b变流器的两个三相四线制换流器可以调节接入点低压母线电压水平，可确保低压侧母线的电压质量。

8、当单相背靠背电压源型b2b变流器出现故障或检修停运时，ats投运，按常规的低压配电网双端并联供电方式运行，保证了供电可靠性。

9、两侧低压馈线的配电变压器因故障停运时，由分布式储能系统给电网供电，实现不间断供电。

10、同时直流微电网电源系统供电，可以减少配变电压器容量。

解决了现有技术低压并联供电系统中，末端电压低，供电可靠性不高；ats切换时受电源电压大小与相位、等值阻抗大小与阻抗角以及负荷大小与功率因数等诸多因素的影响可能出现逆功率运行；传统的ats频繁切换，将造成机械开关触头变形，影响ats的使用寿命等技术问题；新能源接入时导致的配变单相过负荷、电压波动剧烈等问题。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明各个变流器内部结构示意图。

具体实施方式：

一种适用于多电源并联供电的低压电网单相供电结构（见图1），它包括低压单相馈线一、低压单相馈线二，低压单相馈线一和低压单相馈线二通过双电源自动切换开关ats连接；单相背靠背电压源型b2b变流器与双电源自动切换开关ats并联连接在低压单相馈线一和低压单相馈线二上；光伏发电单元通过开关三、boost变换器后并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧；风力发电单元通过开关四和电压源型变流器vsc3后并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧。

整个供电系统的控制可通过控制系统进行自动控制。

boost变换器由一个igbt、一个电感和一个续流二极管vd构成。

电压源型变流器vsc3由四个igbt组成的单相全桥变流器构成。

单相背靠背电压源型b2b变流器包括二个单相全桥变流器、一个电容和四个电感，二个单相全桥变流器的直流侧分别与电容连接，四个电感分别接在二个单相全桥变流器的输入端上。

低压单相馈线一通过开关一与单相背靠背电压源型b2b变流器的第一交流输入端连接；低压单相馈线二通过开关二与单相背靠背电压源型b2b变流器的第二交流输入端连接；开关一、单相背靠背电压源型b2b变流器和开关二串联后与双电源自动切换开关ats并联连接。

本发明将单相背靠背电压源型b2b变流器与ats并联，正常运行时ats断开，双电源通过单相背靠背电压源型b2b变流器连接，形成双电源闭环供电模式，以提高低压配电网的供电可靠性及双电源线路的负载平衡能力；单相背靠背电压源型b2b变流器串联在两个低压配电柜的低压母线之间，当其中一条馈线或配电变压器因故障停运时，其所带负荷可通过单相背靠背电压源型b2b变流器由另一侧配电变压器供电，单相背靠背电压源型b2b变流器提供低压配电系统电压和频率的支撑，实现不间断供电，从而避免线路出现短时停电问题；同时分布式电源光伏发电单元和风力发电单元并联接在单相背靠背电压源型b2b变流器的直流侧，可以减少配变电压器容量；在用电高峰期，光伏发电单元和风力发电单元可以给主网减轻压力，防止末端电压偏低；当两条低压馈线的配电变压器都因故障停运时，可由光伏或风力供电，实现负荷的不间断供电；当光伏发电设备出现故障时，可由主网和风力维持供电；反之，当风力发生故障，则有光伏和主网维持不停电；当风力和光伏均出现问题时，主网仍可保证供电；当两侧配电变压器正常供电时，可通过单相背靠背电压源型b2b变流器动态调节低压配电网的电压无功，改善低压母线电压水平；当两侧配电变压器正常供电时，可通过单相背靠背电压源型b2b变流器动态调节两侧配电变压器间的有功功率分布，避免逆功率、优化两台配电变压器之间的负载率，以实现两台配电变压器的经济运行；当单相背靠背电压源型b2b变流器出现故障或检修停运时，ats才投运，按常规的低压配电网双端并联供电方式运行。