MMC整流AC/DC模块、直流配电控制模块、交流负载、直流负载、储能蓄电池组、电动汽车充电站、光伏发电装置连接，向配电网内的负荷供应电能，同时分别与储能蓄电池组、光伏发电装置进行能量交换；
[0034]交流配电单元:与城市电网、MMC整流AC/DC模块连接；
[0035]直流配电控制模块:与MMC整流AC/DC模块、MMC逆变DC/AC模块和直流配电单元连接，对直流配电网内电能的生产、配送、存储和负荷的投切进行协调控制；
[0036]交流负载:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经MMC逆变DC/AC模块从直流母线吸收电能；
[0037]直流负载:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经DC/DC配电装置从直流母线吸收电能；
[0038]储能蓄电池组:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经DC/DC配电装置与直流母线进行能量交换；
[0039]电动汽车充电站:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经DC/DC配电装置从直流母线吸收电能；
[0040]光伏发电装置:通过直流配电线路与直流配电单元相连接，经DC/DC配电装置向直流母线馈送能量。
[0041]所述MMC桥臂结构中的子模块拓扑有2种类型，一种为全桥结构，另一种为半桥结构；其中，MMC每相桥臂全桥结构的子模块有2个，分别位于上桥臂的顶端、下桥臂的底端。
[0042]所述子模块的半桥结构含有一组并联连接的旁路开关和晶闸管。
[0043]所述MMC的功率器件采用宽禁带半导体材料制成。
[0044]图2为本实用新型的MMC拓扑示意图。如图2所示，MMC换流器由A、B、C三相组成，每一相分为上、下两个桥臂，每个桥臂由n+1个的子模块(Sub-Modular，SM)和一个电抗L串联组成，U。为相电压。其中，SM1,…，SMnS η个完全相同的半桥结构SM，其拓扑如图3所示。SM?、全桥结构SM,其拓扑如图4所示。
[0045]图3中，SM由两个IGBT(对应图3中1\、T2)、一个直流储存电容C、一个旁路开关K和一个晶闸管T3组成，D P D2为反并联二极管，U。为SM电容电压，U SM为稳态运行时SM的输出电压。当模块发生故障时闭合，通过K旁路掉故障模块，1~3用以保护二极管D 2。图4中T为IGBT，D为二极管。
[0046]图5所示为本实用新型基于MMC的多端直流配电系统实施方案示意图，图中DC-Q表示直流断路器、低压高速开关等直流开关器件，FQ表示交流断，FU表示熔断器，QS表示隔离开关，T表示变压器，DC/DC表示电力电子变压器等配电装置，MMC整流AC/DC表示MMC整流器，MMC逆变DC/AC表示MMC逆变器，Fl、F2表示系统故障。
[0047]如图5所示，在已有的交流1kV配电网系统中，馈入新的MMC多端直流配电线路，其采用背靠背直流运行方式，供电电压为± 15kV，供电能力在15MW以上。在供电能力上，一条土 15kV的MMC-HVDC直流配电线路相当于已有的3条1kV交流线路。直流配电单元经由2个及以上的交流变电站获取电能，通过MMC整流AC/DC模块，将交流电能转换为直流电能进行配送，常规的交流负荷经直流到交流的MMC逆变DC/AC模块供电，直流负载、储能蓄电池组、电动汽车充电站、光伏发电装置等负荷经由DC/DC配电装置连接，构成MMC-HVDC多端直流配电系统。
[0048]图5所示由MMC组成的多端直流配电系统中，当交流系统F1、F2处发生故障时，负荷侧的供电并不受影响；并且交流系统的故障、电压干扰等，不会传播到负荷侧的逆变电源处，从而使得该直流配电网系统的供电质量得到保障。此外，图5系统的多端网络结构在交流系统F1、F2处发生故障时，可以保障各个地方的负荷正常持续供电，同时MMC整流AC/DC2侧可用来进行电网的快速恢复运行，实现故障后的黑启动。
[0049]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种基于MMC的直流配电系统，其特征在于:所述直流配电系统包括MMC整流AC/DC模块、MMC逆变DC/AC模块、至少一个直流配电单元、至少一个交流配电单元、至少一个直流配电控制模块、至少一个交流负载、至少一个直流负载、至少一个储能蓄电池组、至少一个电动汽车充电站、至少一个光伏发电装置，其中: MMC整流AC/DC模块:与交流配电单元、MMC逆变DC/AC模块、直流配电控制模块连接，用于将交流电能转换为直流电能； MMC逆变DC/AC模块:与MMC整流AC/DC模块、交流负载连接，将直流电能转换为交流电能，同时为交流负载提供电能； 直流配电单元:与MMC整流AC/DC模块、直流配电控制模块、交流负载、直流负载、储能蓄电池组、电动汽车充电站、光伏发电装置连接，向配电网内的负荷供应电能，同时分别与储能蓄电池组、光伏发电装置进行能量交换； 交流配电单元:与城市电网、MMC整流AC/DC模块连接； 直流配电控制模块:与MMC整流AC/DC模块、MMC逆变DC/AC模块和直流配电单元连接，对直流配电网内电能的生产、配送、存储和负荷的投切进行协调控制； 交流负载:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经MMC逆变DC/AC模块从直流母线吸收电能； 直流负载:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经DC/DC配电装置从直流母线吸收电能； 储能蓄电池组:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经DC/DC配电装置与直流母线进行能量交换； 电动汽车充电站:通过直流配电线路与直流配电单元连接，经DC/DC配电装置从直流母线吸收电能； 光伏发电装置:通过直流配电线路与直流配电单元相连接，经DC/DC配电装置向直流母线馈送能量。
2.根据权利要求1所述的一种基于MMC的直流配电系统，其特征在于:所述MMC桥臂结构中的子模块拓扑有2种类型，一种为全桥结构，另一种为半桥结构；其中，MMC每相桥臂全桥结构的子模块有2个，分别位于上桥臂的顶端、下桥臂的底端。
3.根据权利要求2所述的一种基于MMC的直流配电系统，其特征在于:所述子模块的半桥结构含有一组并联连接的旁路开关和晶闸管。
4.根据权利要求1所述的一种基于MMC的直流配电系统，其特征在于:所述MMC的功率器件采用宽禁带半导体材料制成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于模块化多电平换流器(MMC)的直流配电系统，包括MMC整流AC/DC模块、MMC逆变DC/AC模块、至少一个直流配电单元、至少一个交流配电单元、至少一个直流配电控制模块、至少一个交流负载、至少一个直流负载、至少一个储能蓄电池组、至少一个电动汽车充电站、至少一个光伏发电装置。MMC桥臂结构中的子模块拓扑含有全桥和半桥两种结构，组成MMC的功率器件为宽禁带半导体材料。本实用新型主要用于向城市电网供电，为相邻电网提供动态无功支撑和有功支援，具有电压支撑的能力。
【IPC分类】H02J5-00
【公开号】CN204465022
【申请号】CN201520085951
【发明人】韦延方, 郑征, 王晓卫, 张国澎, 荆鹏辉, 杨明, 司纪凯, 尹秀刚
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月2日