近年來,能源危機和節(jié)能減排的需求使得可再生能源在建筑中的使用增多,引發(fā)建筑能源形態(tài)的變革。一方面光伏等可再生能源使得建筑中增加了大量直流電源,另一方面建筑中變頻設備、電動汽車等在用戶側帶來大量直流負荷,交流供電在可再生能源與負荷之間經過復雜的“直-交-直”轉換,效率較低。建筑直流供電能夠實現光伏等可再生能源的直接利用,相比于交流供電,減少了電壓變換環(huán)節(jié),提升了系統(tǒng)效率,提升了電能質量,成為當前可再生能源、綠色建筑等領域研究的熱點之一。目前國內對于建筑直流供電的研究仍處于理論和試驗階段,在直流供電關鍵DC/DC變流裝置、直流供電系統(tǒng)管理控制等方面缺乏成熟的標準和解決方案,本文以建筑直流供電作為研究內容,主要工作如下:首先,介紹了建筑直流供電系統(tǒng)的優(yōu)勢和國內外研究現狀,給出了建筑直流供電的典型拓撲結構,系統(tǒng)主要包括光伏單元、儲能單元、并網變換器、直流負荷、保護裝置等,直流母線設置380V和48V兩種電壓等級,并分析了系統(tǒng)的控制方式和工作模式。其次,研究了系統(tǒng)內典型變換器的拓撲結構和控制策略,儲能單元雙向DC/DC變換器選用兩相交錯并聯(lián)Buck-Boost拓撲,研究了一種交錯并聯(lián)雙向DC/D... 

【文章來源】：山東建筑大學山東省

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

交流供電架構

山東建筑大學碩士學位論文2根據參考文獻[7]，假設AC/DC變換器的工作效率為95%，DC/DC變換器的工作效率為98%，總的供電效率為：η1=98%×95%×95%×98%≈87%。直流供電系統(tǒng)中，電能從光伏單元經過MPPT控制器和DC/DC變換器到直流負載，直流供電架構如圖1.2所示。圖1.2直流供電架構圖1.2所示的直流配電架構中，電能轉換效率：η2=98%×98%≈96%。理論上直流供電比交流供電提高了9%的效率，如果考慮交流帶來的諧波、無功等損壞整體效率提升更明顯。（2）直流供電改善電能質量建筑內有大量的非線性負載，交流供電存在電壓波動、損耗大、諧波污染加劇、三相不平衡等問題，直流供電系統(tǒng)的電能質量好，不存在無功損耗、三相不平衡、諧波污染等問題[8]，供電可靠性高，對敏感負載或重要設備使用直流供電，能夠提高電能質量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。（3）能夠消納可再生能源，實現移峰填谷在交流供電架構下，分布式發(fā)電需要DC/AC變換實現交流并網，在直流供電架構下，因直流電沒有相位及頻率等問題，接入和控制則要簡單得多，儲能、UPS、電動汽車充電設施等逐步在建筑中普及，使得建筑上采用直流供電更加迫切合理。同時由于建筑用電需求的波動，加劇了電力負荷的峰谷差，如果實行建筑直流供電加蓄電，可使得建筑外接的電流成為恒定，這樣大大消弱了峰谷差。（4）直流供電提高安全性直流供電相比交流供電的安全性高，發(fā)生觸電事故時，人們易于擺脫，相同有效值下，人們心臟對交流電的敏感度比直流電大的多，實際應用中直流電發(fā)生的觸電事故與明顯低于交流電，因此在建筑上采用直流供電在安全性方面具有很大的優(yōu)勢[9]。DC/DC變換器作為建筑上直流供電的關鍵設備，其效率與可靠性對于建筑直流供電系統(tǒng)的運行至關重要，目前對DC/DC變換器?

山東建筑大學碩士學位論文4節(jié)約6%的設備投資成本，供電可靠性大大提高[12]。2007年，美國弗吉尼亞理工大學CPES中心計劃采用直流配電網為住宅建筑提供電力，包括光伏、風力發(fā)電機、鋰電池儲能和電動汽車充電接口等，系統(tǒng)結構如圖1.3所示。圖1.3CPES研究中心提出的直流供電系統(tǒng)結構2012年，由歐洲的高校和飛利浦、西門子等企業(yè)聯(lián)合開展了名為“DCComponentsandGrid”(DCC+G)的研究課題，建設了辦公建筑的380V直流配用電系統(tǒng)，并且系統(tǒng)集成了先進的半導體器件，系統(tǒng)整體供電效率提升了5%。2018年，三菱電機在日本香川縣建成并啟用了直流配電示范建筑，系統(tǒng)包括太陽能光伏、風力發(fā)電、蓄電池以及直流電器。直流配電母線由6.6kV/210V交流電接入，通過AC/DC變換器轉DC380V，除此之外設置了直流48V、直流24V和直流5V三個電壓等級。韓國明知大學成立了直流微網研究中心，直流母線只采用380V單母線供電，取消了48V低壓供電，重點研究直流微網的控制策略、直流變換設備和通信技術，旨在提高系統(tǒng)的電能質量、經濟性和安全性。目前國外已有眾多針對建筑直流供電研究的文獻，在文獻[13]中，對高層建筑的直流配電進行了研究，得出直流配電系統(tǒng)中配電線路的有功損耗比交流系統(tǒng)低4.11%。文獻[14]對一座10kW的住宅建筑進行了建模，從輸電和配電的角度分別得出直流供電系統(tǒng)可以提高4.7%和1.5%的效率。1.2.2國內建筑直流供電介紹2009年7月，廣東白色家電產學研創(chuàng)新聯(lián)盟展開對直流家電技術的研究，較早開始


本文編號：3521730