CN102255519A

CN102255519A - 节能电源配电装置

Info

Publication number: CN102255519A
Application number: CN2011101783518A
Authority: CN
Inventors: 黄俊嘉; 王庆文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2011-11-23

Abstract

本发明提出一种节能电源配电装置，包括交流/直流换流器、直流电源装置、直流/直流变换器、换流滤波装置和旁路装置。交流/直流换流器与市电相连，直流/直流变换器与直流电源装置相连，换流滤波装置分别与交流/直流换流器及直流/直流变换器相连，旁路装置分别与换流滤波装置及市电电网相连。本发明具有结构简单、成本低廉、整机效率高、使用安全、功耗低的优点。

Description

节能电源配电装置

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，特别涉及一种节能电源配电装置。

背景技术

电气化技术被认为是人类在20世纪取得的最伟大的科技成就之一，它推进了人类社会的文明发展史。随着以数字化和网络化为特征的信息时代的来临，电力工业的发展正面临着新的挑战。

智能电网是现在电网的发展方向和目标。它将成为可充分利用广泛分布的可再生能源的基础设施，可实现节能减排、减缓(或维持)气候变暖的有希望的一种途径。因此，智能电网以超越传统模拟式电网的发展概念，愈来愈成为各行各业关注的热点和焦点。

其中，智能电网很重要的一项就是新能源的引入，新能源是太阳能、风能等非化石能源的总称，因其开发使用过程无污染排放，也被称为清洁能源。

然而，由于风能、太阳能等可再生能源都具有波动性和间歇性的特点，集中的新能源电力无法及时调度使用，使得新能源无法大众化地进入普通家庭使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能电源配电装置，以解决新能源难以调控的问题。

本发明提出一种节能电源配电装置，包括交流/直流换流器、直流电源装置、直流/直流变换器、换流滤波装置和旁路装置。交流/直流换流器，与市电相连，用于对市电进行整流，并输出两路正负半周的正弦波电压。直流电源装置，用于提供直流电压。直流/直流变换器，与直流电源装置相连，将直流电源装置输出的直流电压隔离输出转换为用作市电补偿的谐波形状的直流电压。换流滤波装置，分别与交流/直流换流器及直流/直流变换器相连，用于将交流/直流换流器及直流/直流变换器输出的电压换流滤波成交流正弦波电压输出。旁路装置，分别与换流滤波装置及市电电网相连，用于切换电力供应在市电输出或换流滤波装置输出的控制。

依照本发明较佳实施例所述的节能电源配电装置，直流/直流变换器包括第一开关管、第二开关管、由第一原边绕组、第二原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组构成的变压器、由第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成的全波整流电路。第一原边绕组的异名端和第二原边绕组的同名端连接正向输入，第一原边绕组的同名端与第一开关管的一端相连，第二原边绕组的异名端与第二开关管的一端相连，第一开关管和第二开关管的另一端连接到反向输入，第一副边绕组的异名端和第二副边绕组的同名端连接到零线，第一副边绕组的同名端与第一二极管的正极以及第二二极管的负极相连，第二副边绕组的异名端与第三二极管的正极以及第四二极管的负极相连，第一二极管和第三二极管的负极连接正向输出，第二二极管和第四二极管的正极连接到反向输出。

依照本发明较佳实施例所述的节能电源配电装置，交流/直流换流器包括第五二极管、第六二极管、第一电容和第二电容，第五二极管的正极以及第六二极管的负极连接火线，第五二极管的负极与第一电容的一端相连，并连接正向输出，第六二极管的正极与第二电容的一端相连，并连接反向输出，第一电容和该第二电容的另一端连接零线。

依照本发明较佳实施例所述的节能电源配电装置，换流滤波装置包括第三开关管、第四开关管、电感以及第四电容，第三开关管的一端连接正向输入，第四开关管的一端连接反向输入，第三开关管和该第四开关管的另一端均与电感的一端相连，电感的另一端与第四电容的一端相连，并作为逆变装置的输出，第四电容的另一端连接零线。

依照本发明较佳实施例所述的节能电源配电装置，直流电源装置是光伏电池或风力发电机或蓄电池。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1、本发明采用了市电电压补偿的方式，具有修正市电电压来达到输出稳压的功能，可以在市电电压波动大的场合使用，可以有效避免电压不稳定对用户设备所带来的损害。

2、本发明的节能电源配电装置采用低频换相高效运作，在使用过程中不会产生尖波电压，保证了电力供电质量以及负载的安全。

3、本发明节能电源配电装置采用新能源所提供的能源，可以直接使用新能源，具有节能减排、降低电费的优点。

4、本发明节能电源配电装置采用智能化控制，容易实现智能电网的功能。

5、本发明节能电源配电装置结构简单、成本低廉，具有很高的整机运行效率，和待机功耗低的优点。

附图说明

图1为本发明电源配电装置的一种实施例结构示意图；

图2为本发明节能电源配电装置一种详细的实施例电路图。

具体实施方式

本发明的主要思想是采用了市电电压补偿的方式，修正市电电压来达到输出稳压的功能，从而使电源配电装置可以在市电电压波动大的场合使用，提高电力质量。

以下结合附图，具体说明本发明。

请参见图1，其为本发明电源配电装置的一种实施例结构示意图，其包括交流/直流换流器12、直流电源装置11、直流/直流变换器14、换流滤波装置13以及旁路装置15。交流/直流换流器12与市电电网相连，并输出正负零三路输出。直流/直流变换器14与直流电源装置11相连，其输出的正负零三路输出和交流/直流换流器12的三路输出共同作为换流滤波装置13的输入。旁路装置15分别与换流滤波装置13及市电相连。

直流电源装置11无能源输出时，旁路装置15切换连通市电电网，使市电经旁路装置15直接输出供给用户设备使用。

直流电源装置11有能源输出时，市电经由交流/直流换流器12整流成正负半周的正弦波输出到换流滤波装置13。另外直流电源装置11经过直流/直流变换器14将直流电压隔离转换成高谐波补偿修正电压后，与交流/直流换流器11输出的正弦波一同输入到换流滤波装置13，直流/直流变换器14与交流/直流换流器11输出的两路电压合成为额定的市电正弦波电压波形后，由换流滤波装置13工频换相滤波后得到稳定的交流电源经过旁路装置15输出供给用户设备。因此，在市电电压波动范围较大的情况下，可以通过本发明的电源配电装置对输出给用户设备的电压进行修正，进而达到稳压的作用，同时也能部份使用新能源，减少市电电力的使用。

请参见图2，其为本发明节能电源配电装置一种详细的实施例电路图。

其中，交流/直流换流器12包括第五二极管121、第六二极管122、第一电容123和第二电容124。第五二极管121的正极以及第六二极管122的负极连接火线，第五二极管121的负极与第一电容123的一端相连，并连接正向输出，第六二极管122的正极与第二电容124的一端相连，并连接反向输出，第一电容123和第二电容124的另一端连接零线。

市电经由第五二极管121与第六二极管122组成的半桥整流后，经第一电容123与第二电容124滤除高频谐波，输出正端为正半周的正弦波工频电压，输出负端为负半周的正弦波工频电压，输出零端为市电中性线。

直流/直流变换器14包括第五电容141、第一开关管142、第二开关管143、变压器145以及由第一二极管146、第二二极管147、第三二极管148和第四二极管149组成全波整流电路。第五电容141跨接在两个输入端之间。变压器145由第一原边绕组1451、第二原边绕组1452、第一副边绕组1453、第二副边绕组1454构成。第一原边绕组1451的异名端和第二原边绕组1452的同名端连接正向输入，第一原边绕组1451的同名端与第一开关管142的一端相连，第二原边绕组1452的异名端与第二开关管143的一端相连，第一开关管142和第二开关管143的另一端连接到反向输入。第一副边绕组1453的异名端和第二副边绕组1454的同名端连接到零线，第一副边绕组1453的同名端与第一二极管146的正极以及第二二极管147的负极相连，第二副边绕组1454的异名端与第三二极管148的正极以及第四二极管149的负极相连，第一二极管146和第三二极管148的负极连接正向输出，第二二极管147和第四二极管149的正极连接到反向输出。

其中，第一开关管142和第二开关管143的开关状态可以通过微控制器来控制。直流/直流变换器14的输入电压由直流电源装置11提供，变压器145的第一原边绕组1451与第二原边绕组1452组成推挽式(Push-pull)电路结构，控制第一开关管142与第二开关管143，采用正弦脉波宽度调变技术将输入电压隔离后，由第一副边绕组1453、第二副边绕组1454以及4只二级管升压全波整流成正负零三端输出，输出的电压为正弦脉波宽度调变电压波形，采用市电电压差补偿修正输出市电与额定正弦波电压差的谐波电压。

换流滤波装置13包括第三开关管131、第四开关管132、电感133以及第四电容134。第三开关管131的一端连接正向输入，第四开关管132的一端连接反向输入，第三开关管131和第四开关管132的另一端均与电感133的一端相连，电感133的另一端与第四电容134的一端相连，并作为逆变装置的输出，第四电容134的另一端连接零线。

此换流滤波装置13仅设置有两个开关管，并通过控制第三开关管131和第四开关管132实现了工频换相，开关损耗极低，保证了整机效率的同时也实现了节能减排及降低电费。

本发明的节能电源配电装置是一种可以直接使用新能源的电源配电装置，小到一个墙壁插座，大到一个配电柜，使新能源能直接进入家庭时用，该节能电源配电装置只部份使用新能源，没有与市电并网问题，可采用分布式(插座或排插)与集中式(配电箱或柜)配置，直接解决新能源的使用问题，采用智能化管理可以有效分配新能源的使用并可精确获得每个分路用电计量与周期，容易实现智能电网基础建设，不需采用价格高控制复杂的并网逆变装置，就能直接使用利用新能源。

本发明的节能电源配电装置使用新能源来提供部份能源，采用市电电压补偿的方式，具有修正市电电压来达到输出稳压的功能，可以限制用户设备的启动电流，防止市电电力供电瞬变，减少市电谐波的产生，确保供电的电力质量。并且，本发明的电源配电装置利用简单的电路结构，可用在市电电压波动范围较大的场所，在市电电压形成低电压补偿或高电压衰减时不产生尖波电压，可提高输入功率因数、降低输入总谐波电流，有很高的整机运行效率，实现节能减排及降低电费。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，只要不超出所附权利要求书所述范围，都应落在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种节能电源配电装置，其特征在于，包括：

一交流/直流换流器，与市电相连，用于对市电进行整流，并输出两路正负半周的正弦波电压；

一直流电源装置，用于提供直流电压；

一直流/直流变换器，与直流电源装置相连，将该直流电源装置输出的直流电压隔离输出转换为用作市电补偿的谐波形状的直流电压；

一换流滤波装置，分别与该交流/直流换流器及该直流/直流变换器相连，用于将该交流/直流换流器及该直流/直流变换器输出的电压换流滤波成交流正弦波电压输出；

一旁路装置，分别与该换流滤波装置及市电电网相连，用于切换电力供应在市电输出或换流滤波装置输出的控制。

2.如权利要求1所述的节能电源配电装置，其特征在于，该直流/直流变换器包括一第一开关管、一第二开关管、由一第一原边绕组、一第二原边绕组、一第一副边绕组、一第二副边绕组构成的一变压器、由一第一二极管、一第二二极管、一第三二极管和一第四二极管组成的一全波整流电路，该第一原边绕组的异名端和该第二原边绕组的同名端连接正向输入，该第一原边绕组的同名端与该第一开关管的一端相连，该第二原边绕组的异名端与该第二开关管的一端相连，该第一开关管和该第二开关管的另一端连接到反向输入，该第一副边绕组的异名端和该第二副边绕组的同名端连接到零线，该第一副边绕组的同名端与该第一二极管的正极以及该第二二极管的负极相连，该第二副边绕组的异名端与该第三二极管的正极以及该第四二极管的负极相连，该第一二极管和该第三二极管的负极连接正向输出，该第二二极管和该第四二极管的正极连接到反向输出。

3.如权利要求1所述的节能电源配电装置，其特征在于，该交流/直流换流器包括一第五二极管、一第六二极管、一第一电容和一第二电容，该第五二极管的正极以及该第六二极管的负极连接火线，该第五二极管的负极与该第一电容的一端相连，并连接正向输出，该第六二极管的正极与该第二电容的一端相连，并连接反向输出，该第一电容和该第二电容的另一端连接零线。

4.如权利要求1所述的节能电源配电装置，其特征在于，该换流滤波装置包括一第三开关管、一第四开关管、一电感以及一第四电容，该第三开关管的一端连接正向输入，该第四开关管的一端连接反向输入，该第三开关管和该第四开关管的另一端均与该电感的一端相连，该电感的另一端与该第四电容的一端相连，并作为该逆变装置的输出，该第四电容的另一端连接零线。

5.如权利要求1所述的节能电源配电装置，其特征在于，该直流电源装置是光伏电池或风力发电机或蓄电池。