伴隨電網的用電負荷迅猛增加，原先的配電網系統(tǒng)將面對越來越多的各種問題。例如，分布式發(fā)電及儲能技術發(fā)展迅速，如何將這些新興電源有效地接入傳統(tǒng)的交流電網？城市發(fā)展對電源建設和線路走廊的制約越來越多，導致負荷中心的無功電源更為不足；直流負荷或直流環(huán)節(jié)的負載日益增多，亟待發(fā)展更為有效的供電模式以滿足負荷的快速增長。隨著電力電子技術發(fā)展日趨成熟，重新探索直流方式配電的效果，可為當前日益發(fā)展的電網提供一條解決配網問題的新思路。

直流配電網是以直流為主導的電能配送系統(tǒng)，具有解決現(xiàn)代配電系統(tǒng)面臨挑戰(zhàn)的潛力。直流配電的主要技術特征：

（1）直流配電更為可靠：線路故障率較交流系統(tǒng)更低，可單極運行，響應快、恢復時間短；

（2）直流配電效率更高：線路損耗低于交流配電，可直接為日益增多的直流負載提供電能；

（3）可提高電能質量；

（4）易于實現(xiàn)分布式發(fā)電互聯(lián)。直流配電在提供高效電能轉換與控制的同時，由于并列運行換流器的數(shù)量大、種類數(shù)量大，會面對可靠的性能、安全的性能等方面的種種問題，以及直流電力電子裝置的體積、重量、維護和運行費用等問題。因此，考慮到目前直流配電存在的問題，需要一種新的直流配電網以解決信息可靠收集、能量有效流動等問題。

系統(tǒng)設計

圖1為文章提出的一種基于能源路由器的直流配電網結構示意圖，該配電網包括能源路由器單元、至少一個信息收集單元、至少一個能量信息轉換單元、至少一個交流母線單元、至少一個AC/DC模塊單元、至少一個交流負荷單元、至少一個光伏發(fā)電裝置單元、至少一個儲能裝置單元、至少一個風力發(fā)電裝置單元、至少一個電動汽車充電裝置單元；其中，能源路由器單元的信息流信號和控制信息流信號基于Z-Wave無線通信技術進行傳輸，AC/DC模塊單元包括一組雙Buck型換流器和一個工頻逆變橋。

系統(tǒng)各模塊構成及作用

能源路由器單元：與交流電網、信息收集1裝置、信息收集2裝置、信息收集3裝置、信息收集4單元、能量信息轉換1單元、能量信息轉換2單元、能量信息轉換3單元、能量信息轉換4單元連接；

交流母線單元：與交流電網、交流負荷1裝置、交流負荷2裝置、AC/DC模塊1裝置、AC/DC模塊2裝置、AC/DC模塊3裝置、AC/DC模塊4裝置相連；

AC/DC模塊1單元：與交流母線單元、光伏發(fā)電裝置單元連接；

AC/DC模塊2單元：與交流母線單元、儲能裝置單元連接；

AC/DC模塊3單元：與交流母線單元、風力發(fā)電裝置單元連接；

AC/DC模塊4單元：與交流母線單元、電動汽車充電裝置單元連接；

光伏發(fā)電裝置單元：與AC/DC模塊1單元、信息收集1單元連接；

儲能裝置單元：與AC/DC模塊2單元、信息收集2單元連接；

風力發(fā)電裝置單元：與AC/DC模塊3單元、信息收集3單元連接；

電動汽車充電裝置單元：與AC/DC模塊4單元、信息收集4單元連接；

信息收集1單元：與光伏發(fā)電裝置單元、能量信息轉換1單元連接；

信息收集2單元：與儲能裝置單元、能量信息轉換2單元連接；

信息收集3單元：與風力發(fā)電裝置單元、能量信息轉換3單元連接；

信息收集4單元：與電動汽車充電裝置單元、能量信息轉換4單元連接。

Buck-Buck 型換流器拓撲設計

圖2為文章配電網系統(tǒng)所采用Buck-Buck型換流器拓撲示意圖。圖2中C表示電容，D表示二極管，S表示開關，T表示絕緣柵雙極型晶體管，R表示電阻，L表示電感；T1、T2、T3、T4、T5及T6共同組成IGBT的ABC橋型電路。圖2中Sa、Sb、Sc為兩向開關，其頻率為50Hz的2倍左右。S1、S2一般運行在較高的頻率，S1、L1、D1及S2、L2、D2綜合起來組成最終的Buck-Buck型換流器?；诰哂心孀冏饔玫臉蛐碗娐?，以及頻率高于50Hz數(shù)倍的兩向開關，將拓撲結構分開為兩個Buck-Buck換流器，從而實現(xiàn)了實際電路電流的有效控制。