具有不間斷電源功能的混合逆變器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其包括變換器、雙向變換器、雙向逆變器、母線、控制器、第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)；第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)首尾相接，每兩個開關(guān)的中間引出一個端口，分別為第一端口、第二端口、第三端口，第一端口和混合逆變器主體的交流輸出連接，第二端口、第三端口分別用于和電網(wǎng)、負(fù)載連接；變換器一端接入光伏等新能源發(fā)電單元，另一端和母線連接，雙向變換器一端接入儲能單元，另一端和母線連接，雙向逆變器一端連接母線，另一端和第一端口連接。當(dāng)電網(wǎng)或混合逆變器中一個故障時，重要負(fù)荷仍然可以供電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
【專利說明】具有不間斷電源功能的混合逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種逆變器，尤其涉及具有不間斷電源功能的混合逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)光伏功率并網(wǎng)，在電網(wǎng)故障斷開時，只能停機(jī)，無法離網(wǎng)供電，更無法實(shí)現(xiàn)重要負(fù)荷的UPS (Uninterrupted Power Supply)不間斷供電的需求。
[0003]目前，太陽能發(fā)電已經(jīng)取得大規(guī)模的應(yīng)用，太陽能發(fā)電在電網(wǎng)中的比重也日益提高。由于太陽能發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性，對電網(wǎng)造成一定的沖擊。在太陽能大力發(fā)展的歐洲，已經(jīng)開始限制太陽能并網(wǎng)的最大功率，而且隨著太陽能發(fā)電成本的降低，光伏補(bǔ)貼價格也逐年下降。
[0004]因此帶有蓄電池的混合逆變器成為太陽能逆變器發(fā)展趨勢。
[0005]當(dāng)光伏組件的發(fā)電功率大于限定功率時，將多余的電能存儲在電池，待光伏組件功率下降時，電池再將存儲的能量并入電網(wǎng)，最大限度地發(fā)揮光伏組件的發(fā)電能力。
[0006]如果光伏補(bǔ)貼價格下降到讓用戶覺得并網(wǎng)不合算甚至虧本，則可以將光伏組件發(fā)出的電能除了供負(fù)載使用外，其余電能全部存儲在電池中，待夜間和陰雨天使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型提出混合逆變器結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)儲能和并網(wǎng)功能的同時，可以提供單獨(dú)的供電接口，實(shí)現(xiàn)重要負(fù)荷的不間斷供電需求。
[0008]本實(shí)用新型提供了一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其包括變換器、雙向變換器、母線、雙向逆變器、控制器、第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)；
[0009]第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)首尾相接，每兩個開關(guān)的中間引出一個端口，分別為第一端口、第二端口、第三端口，第一端口和混合逆變器主體的交流輸出連接，第二端口、第三端口分別用于和電網(wǎng)、負(fù)載連接；
[0010]變換器一端接入新能源發(fā)電單元，另一端和母線連接，雙向變換器一端接入儲能單元，另一端和母線連接，雙向逆變器一端連接母線，另一端和第一端口連接；
[0011]控制器檢測并控制變換器、雙向變換器、雙向逆變器、母線、第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第二路開關(guān)；
[0012]控制器通過控制變換器接納新能源發(fā)電單元的電力輸入，通過控制雙向變換器控制儲能單元的充、放電和保護(hù)，通過控制雙向逆變器控制交流電力的輸出和輸入，并維持母線功率平衡。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一路開關(guān)是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第二路開關(guān)是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成。[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第三路開關(guān)是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)為機(jī)械開關(guān)或?yàn)榭煽氐碾娏﹄娮悠骷?br> [0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)全部內(nèi)置在混合逆變器內(nèi)部，或放置在混合逆變器外部獨(dú)立成套，或部分在混合逆變器內(nèi)部，部分在混合逆變器外部。
[0018]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，家用的混合逆變器中，重要的負(fù)荷接在第三端口。
[0019]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，混合逆變器的母線作為一個單獨(dú)的部分，和變換器、雙向變換器、雙向逆變器連接。
[0020]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，母線分散到變換器、雙向變換器、雙向逆變器中的一個或一個以上，使得變換器、雙向變換器、雙向逆變器原先和母線連接的端口直接相連。母線也可以獨(dú)立存在。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]當(dāng)電網(wǎng)或混合逆變器中一個故障時，重要負(fù)荷仍然可以供電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0023]家用的混合逆變器中，可讓一些重要的負(fù)荷，如照明、電腦等接在N3 口，則電網(wǎng)故障或逆變器故障時，可以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型具有不間斷電源功能的混合逆變器的應(yīng)用示意圖。K為市電與逆變器之間的隔離配電開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0026]本實(shí)用新型提出的混合逆變器包含變換器、雙向變換器、雙向逆變器、母線、控制器、和由K1、K2、K3組成的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，控制器可以控制開關(guān)K1、K2、K3和混合逆變器的各個單元，如圖1所示。
[0027]混合逆變器正常工作時，控制器通過控制變換器最大限度地接納光伏等新能源電力輸入；控制器計(jì)算負(fù)載功率、新能源輸入功率、電池電量以及根據(jù)用戶設(shè)定參數(shù)，通過控制雙向變換器控制儲能單元的充、放電；控制器檢測母線電壓、負(fù)載功率、電網(wǎng)電壓和電流，通過控制雙向逆變器控制交流電力的輸出和輸入，并維持母線功率平衡和跟蹤負(fù)載功率，并在電網(wǎng)故障時，切換逆變器的控制方式，穩(wěn)定輸出交流電壓和頻率。
[0028]重要負(fù)載的不間斷供電方式通過以下方式實(shí)現(xiàn)。
[0029]控制器通過檢測圖中混合逆變器主體各個單元，如變換器、雙向變換器、雙向逆變器的狀態(tài)，判斷混合逆變器主體是否正常?？刂破魍ㄟ^檢測圖中電網(wǎng)的電壓和電流(開關(guān)K和電網(wǎng)之間)，判斷電網(wǎng)是否正常。
[0030]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)正常、混合逆變器主體正常時，控制器通過控制信號(如繼電器干接點(diǎn)信號)，讓Kl閉合，K2/K3中一個閉合或都閉合，這樣混合逆變器主體和電網(wǎng)通過Kl交換電能，負(fù)載通過K2或K3由電網(wǎng)或是逆變器供電；[0031]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)故障，混合逆變器主體正常時，控制器通過控制信號讓Kl和K3迅速斷開(毫秒級)，將電網(wǎng)與逆變器、負(fù)載隔離，同時讓K2閉合，負(fù)載通過K2由混合逆變器主體實(shí)現(xiàn)不間斷供電；
[0032]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)正常，混合逆變器主體異常時，控制器通過控制信號讓Kl和K2迅速斷開，將混合逆變器主體與電網(wǎng)、負(fù)載隔離，同時K3閉合，負(fù)載由K3實(shí)現(xiàn)不間斷供電；
[0033]如果混合逆變器主體和控制器故障，因?yàn)镵3接的是繼電器的常閉觸點(diǎn)，而K1、K2為繼電器常開觸點(diǎn)，則K3自動閉合，K1/K2自動斷開，隔離故障混合逆變器主體，負(fù)載由K3實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0034]因?yàn)镵1、K2、K3均為電力電子開關(guān)或是繼電器等機(jī)械開關(guān)，動作時間短，可以滿足負(fù)載不間斷供電的需求。
[0035]因此，只要混合逆變器主體和電網(wǎng)有一路電源正常，都可為負(fù)載供電，而不需要手動切換。即使在控制器失效(即逆變器故障)時，也可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的不間斷供電。
[0036]1、該開關(guān)網(wǎng)絡(luò)含有至少三個輸出接口 N1、N2和N3，端口 N1、N2和N3分別和逆變器交流輸出、電網(wǎng)、負(fù)載相連；
[0037]2、組成開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的三條支路K1，K2和K3是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成，而不限于圖中的單個開關(guān)；
[0038]3、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)，不局限于繼電器、接觸器、斷路器等機(jī)械開關(guān)，也包含可控的電力電子器件；
[0039]4、本實(shí)用新型的開關(guān)Kl、Κ2、Κ3即可全部內(nèi)置在混合逆變器內(nèi)部，也可以放置在混合逆變器外部獨(dú)立成套，也可以部分在混合逆變器內(nèi)部，部分在混合逆變器外部；
[0040]5、本實(shí)用新型的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)不限于混合逆變器。
[0041]當(dāng)電網(wǎng)或混合逆變器中一個故障時，重要負(fù)荷仍然可以供電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0042]家用的混合逆變器中，可讓一些重要的負(fù)荷，如照明、電腦等接在Ν3 口，則電網(wǎng)故障或逆變器故障時，可以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0043]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:其包括變換器、雙向變換器、母線、雙向逆變器、控制器、第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)； 第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)首尾相接，每兩個開關(guān)的中間引出一個端口，分別為第一端口、第二端口、第三端口，第一端口和混合逆變器主體的交流輸出連接，第二端口、第三端口分別用于和電網(wǎng)、負(fù)載連接； 變換器一端接入新能源發(fā)電單元，另一端和母線連接，雙向變換器一端接入儲能單元，另一端和母線連接，雙向逆變器一端連接母線，另一端和第一端口連接； 控制器檢測并控制變換器、雙向變換器、雙向逆變器、母線、第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)； 控制器通過控制變換器接納新能源發(fā)電單元的電力輸入，通過控制雙向變換器控制儲能單元的充、放電和保護(hù)，通過控制雙向逆變器控制交流電力的輸出和輸入，并維持母線功率平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第一路開關(guān)是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第二路開關(guān)是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第三路開關(guān)是由單個或多個開關(guān)串并聯(lián)組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)為機(jī)械開關(guān)或?yàn)榭煽氐碾娏﹄娮悠骷?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第一路開關(guān)、第二路開關(guān)以及第三路開關(guān)全部內(nèi)置在混合逆變器內(nèi)部，或放置在混合逆變器外部獨(dú)立成套，或部分在混合逆變器內(nèi)部，部分在混合逆變器外部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:家用的混合逆變器中，重要的負(fù)荷接在第三端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:混合逆變器的母線作為一個單獨(dú)的部分，和變換器、雙向變換器、雙向逆變器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:母線分散到變換器、雙向變換器、雙向逆變器中的一個或一個以上，使得變換器、雙向變換器、雙向逆變器原先和母線連接的端口直接相連。
【文檔編號】H02J7/35GK203660641SQ201320797696
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】劉程宇, 溫志偉, 許小虎 申請人:深圳科士達(dá)新能源有限公司