低压交直流混合供电的可行性研究

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随着人们增长的消费需求,电力电子技术的快速发展以及能源的日渐消耗,人们的生活方式也发生着改变。功能更加完善的电子、电器产品充斥着人们的视线,为现代化的生活提供各项便利;而分布式发电在全球的兴起,是地球环境可持续发展政策与技术进步的产物,这样多形式的电能需求对当今的低压供电系统在电能形式的兼容性、安全性及节电能力等方面提出挑战。传统的低压交流供电系统除了在适应可再生能源发电方面存在成本高控制难等问题外,在配合电子产品方面也有着种种弊端。而新型的低压交直流混合供电应用于未来建筑这一概念的提出从‘开源’和‘节流’两个方面吻合了节能这一趋势,既尽可能发挥低压电器的性能又大大缩减了能源的消耗。本文从家用电器对直流电的兼容性和低压交直流混合供电系统两个方面入手研究低压交直流混合供电的可行性。  家用电器对于直流电的兼容性是能否进行交直流混合供电的基础,本文首先对家用电器内部电路结构进行分析与分类,再针对每种类型的家用电器进行直流供电下的测试,通过实验验证现存的家用电器与直流电的兼容性。具体工作如下:  ①分析家用电器内部的供电电路和用电形式,将它们分为电阻负载、电动负载、电子负载和照明负载。从理论上判断它们是否能在直流供电下运行,能承受多大直流电压以及实现多态功能的原理,为下一步实验做理论基础。  ②对家用电器在直流供电下的运行情况进行实验,并提取家用电器的静态运行特征参数。以22个家用电器作为参照设备进行实验,采样其稳态运行时的电压、电流以及照度(针对照明负载)波形数据。根据电力负荷的静态模型对采集的数据进行拟合,得到直流供电下家用电器的静态负荷特性和输出特性,以及适合为其供电的直流电压。  在对低压直流供电和现存交流供电进行综述分析后,提出低压交直流混合供电系统的建立。本文对这一系统建立的关键设备整流单元进行了设计,并研究了每种混合供电模式下的节能性,具体工作如下:  ①将目前所广泛采用的交流供电系统和国内外学者近年来提出的直流供电系统结合起来进行分析对比,对供电系统拓扑结构的建立提出三点原则,并在此基础上构建低压交直流混合供电系统的拓扑结构。  ②对低压交直流混合供电系统的核心整流单元进行研究,针对拓扑结构的不同选择适应不同系统与电压水平的整流器。进行非线性负载的投切仿真测试,与交流供电系统进行对比。  ③针对供电系统中的电能损耗来源进行分析,研究不同拓扑结构的线路损失以及电能转换能量损失,并将研究结果与传统交流供电模式对比,从理论和实验以及节能性方面对低压交直流混合供电模式的可行性做出判断。
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