一种柔性接入智能家居接口

本发明公开了一种柔性接入智能家居接口，交流输入换流器的交流进线端连接配电网，两条直流出线端经由第一组直流断路器连接正负直流母线的前端，DC接口的两个进线端经由第二组直流断路器连接在正负直流母线上，DG接口的两个出线端经由第三组直流断路器连接在正负直流母线上；交流输出换流器包括三台相互并联的单相交流输出换流器，每台单相交流输出换流器的两个进线端经由第四组直流断路器连接于正负直流母线的末端，出线端连接到AC接口；本发明实现智能家居接口的通用化和标准化，提供多种安全、灵活、可靠的供电方式，方便储能电池、中小型太阳能光伏电池、中小型风力发电机并网，利于环境的友好发展。

1.一种柔性接入智能家居接口，其特征在于：它包括交流输入换流器，交流输入换流器的交流进线端连接配电网，两条直流出线端经由第一组直流断路器连接到正负直流母线上，DC接口的两个进线端经由第二组直流断路器连接在正负直流母线上，DG接口的两个出线端经由第三组直流断路器连接在正负直流母线上；每台单相交流输出换流器的两个进线端经由第四组直流断路器连接于正负直流母线的末端，出线端连接到AC接口；所述第一组直流断路器包括K₁₁、K₁₂，所述第二组直流断路器包括K_DC1、K_DC2，所述第三组直流断路器包括K_DC3、K_DC4，所述第四组直流断路器包括K_A1～K_C1、K_A2～K_C2；所述交流输入换流器包括进线断路器K_1A、K_1B、K_1C和三组交流进线电抗器L_1A、L_1B、L_1C，进线断路器K_1A、K_1B、K_1C的输出端连接三组交流进线电抗器L_1A、L_1B、L_1C，三组交流进线电抗器L_1A、L_1B、L_1C的输出端连接三相全桥直流输入换流电路，所述三相全桥直流输入换流电路由三个单相桥臂组成，每个单相桥臂均由两个反并联二极管功率开关器件串接而成，共六个反并联二极管功率开关器件S₁₁～S₁₆，在交流侧，三个单相桥臂中部的连线上按对应相分别接入三个交流进线电抗器，在直流侧，三个单向桥臂的上端汇合为一条直流出线，下端汇合为另一个直流出线，两条直流出线之间连接有第一直流电容C₁；所述AC接口包括交流负载AL接口和并网GC接口，交流负载AL接口包括第五组交流断路器K₃₁～K₃₃，第五组交流断路器K₃₁～K₃₃与出线电感L_3A～L_3C连接；并网GC接口包括第六组交流断路器K₂₁～K₂₃，第六组交流断路器K₂₁～K₂₃与出线电感L_2A～L_2C连接；所述DC接口内部集成信息采集模块和处理模块，对挂接负载、蓄电池充电量数据进行采集和处理并做出决策，将决策信息发送到并网接口；AL接口内部集成信息采集模块和处理模块，对挂接负载数据进行采集和处理并做出决策，将决策信息发送到并网接口；GC接口内部集成信息接收模块，接收从DC接口和AL接口发送的决策信息，并根据决策信息控制并网接口内部开关的通断；所述正负直流母线上连接有一个以上DC接口和DG接口，DC接口的正负出线接口连接有储能电池、直流负荷，DG接口的正负出线接口连接光伏设备和风电设备；系统控制K_DC3、K_DC4、K_A1～K_C1、K_A2～K_C2断开，切除直流侧所有DG接口设备和交流输出换流器，配电网供给DC接口上的直流负载电能，同时为蓄电池充电；此时，蓄电池正在电量充足的情况下，既能直接用来供电，也能作为备用电源，在意外事故发生或者紧急需求供电的情况下，储能电池能随时地供电，保证了供电的持续性、可靠性；本发明DG接口挂接风光电源向DC接口设备供能原理：系统控制K₁₁、K₁₂断开，切除交流输入换流器，控制K_A1～K_C1、K_A2～K_C2断开，切除交流输出换流器的三台单相交流换流器，在DG接口中，接入分布式光伏电源和风力电源；在DC接口中，接入直流负载和蓄电池，分布式光伏和风力电源同时为直流负载和蓄电池供电；蓄电池储能后，在天气条件较差导致分布式光伏和风力电源发电不足的情况下，继续为本地负载提供电能，保证经济效益最大化；本发明交流输出换流器带交直流设备原理：系统控制第三组直流断路器K_DC3、K_DC4断开，切除DG接口，控制直流断路器K₂₁～K₂₃断开，切除GC接口，配电网通过交流输入换流器连接DC接口，再通过交流输出换流器连接AL接口；蓄电池作为后备电源接入系统，在正常情况下，配电网在为交直流负载供能的同时也为蓄电池供能；当配电网无法正常运行时，蓄电池能够继续为交直流负载供能，保证电能的持续供应；本发明DG接口挂接风光电源向DC接口设备和AL接口设备供能原理：系统控制第一组直流断路器K₁₁、K₁₂断开，切除交流输入换流器，直流母线上接有DG接口和DC接口，交流输出换流器出线端接有AL接口；在天气条件满足的情况下，电力用户能够脱离配电网，由分布式风光电源独立供电，这样，电力用户能够节省一定的用电费用，实现用电的自给自足，同时，蓄电池储存分布式风光电源的发出的电能，蓄电池既能够为交直流负载供电，也能够作为后备电源保证供电的稳定性和可靠性；在分布式光伏电源发电量充足且有剩余的情况下，DC接口、AL接口的信息模块收集到相关信息，然后发出并网决策指令，最后由GC接口内的信息模块收集该并网决策指令，完成并网操作，实现能量的高效利用，这样，电力用户既节省了用电费用，又能售电给供电公司，节约能源，同时，蓄电池储存分布式风光电源的发出的电能，蓄电池既为交直流负载供电，还作为后备电源保证供电的稳定性和可靠性；本发明蓄电池向交直流负载供能原理：系统控制直流断路器K₁₁、K₁₂断开，切除交流输入换流器，控制直流断路器K_DC3、K_DC4断开，切除DG接口设备，控制直流断路器K₂₁～K₂₃断开，切除GC接口电网，直流母线上接有DC接口，交流输出换流器出线接有AL接口；当电网断电、天气条件差时，蓄电池能够继续为交直流负载供电，保证电能的持续供应，不影响电力用户的用电需求，提高了灵活性和可靠性。
2.根据权利要求1所述的一种柔性接入智能家居接口，其特征在于：所述DC接口包括直流负载DL接口和蓄电池DB接口，直流负载DL接口包括一组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC11、S_DC12，第二组直流断路器正负进线之间接入两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC11、S_DC12，在该组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC11、S_DC12的中部连线上接入直流平波电抗器L_DC11，该直流平波电抗器L_DC11的进线端和第二组直流断路器K_DC1、K_DC2的其中一个出线端形成用于连接直流设备的正负出线接口；蓄电池DB接口包括另一组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC21、S_DC22，第二组直流断路器K_DC1、K_DC2的正负出线之间接入该组两个反并联二极管后串接的功率开关器件S_DC21、S_DC22，在该组两个反并联二极管功率开关器件S_DC21、S_DC22的中部连线上接入直流平波电抗器L_DC21，直流平波电抗器L_DC21的进线端和第二组直流断路器K_DC1、K_DC2的其中一个出线端形成用于连接蓄电池的正负出线接口，电池Battery侧设有一个稳压电容C₂。
3.根据权利要求1所述的一种柔性接入智能家居接口，其特征在于：所述DG接口包括光伏PV接口和风电WP接口，所述光伏PV接口包括一组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC31、S_DC32，第三组直流断路器K_DC3、K_DC4的正负进线之间接入该组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC31、S_DC32，在该组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC31、S_DC32的中部连线上接入直流平波电抗器L_DC31，直流平波电抗器L_DC31的进线端和第三组直流断路器K_DC3、K_DC4的其中一个进线端形成用于连接光伏设备的正负进线接口：风电WP接口包括另一组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC41、S_DC42，第三组直流断路器K_DC3、K_DC4的正负进线之间接入该组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC41、S_DC42，在该组两个串接的反并联二极管功率开关器件S_DC41、S_DC42的中部连线上接入直流平波电抗器L_DC41，该直流平波电抗器L_DC41的进线端和第三组直流断路器K_DC3、K_DC4的其中一个进线端形成用于连接风电设备的正负进线接口。