一種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、母線、雙向逆變器、控制器、第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)；第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)的一端相接，第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)的另一端分別引出一個(gè)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(chǔ)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。電網(wǎng)和逆變器其中之一故障時(shí)，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可，響應(yīng)時(shí)間更快。
【專利說(shuō)明】—種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，尤其涉及一種具有不間斷電源功能的混合逆變器?！颈尘凹夹g(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(kāi)時(shí)，只能停機(jī)，無(wú)法離網(wǎng)供電，更無(wú)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(yáng)能發(fā)電已經(jīng)取得大規(guī)模的應(yīng)用，太陽(yáng)能發(fā)電在電網(wǎng)中的比重也日益提高。由于太陽(yáng)能發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性，對(duì)電網(wǎng)造成一定的沖擊。在太陽(yáng)能大力發(fā)展的歐洲，已經(jīng)開(kāi)始限制太陽(yáng)能并網(wǎng)的最大功率，而且隨著太陽(yáng)能發(fā)電成本的降低，光伏補(bǔ)貼價(jià)格也逐年下降。
[0004]因此帶有蓄電池的混合逆變器成為太陽(yáng)能逆變器發(fā)展趨勢(shì)。
[0005]當(dāng)光伏組件的發(fā)電功率大于限定功率時(shí)，將多余的電能存儲(chǔ)在電池，待光伏組件功率下降時(shí)，電池再將存儲(chǔ)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(jià)格下降到讓用戶覺(jué)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(chǔ)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(chǔ)能和并網(wǎng)功能的同時(shí)，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(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)；
[0009]第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)的一端相接，第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)的另一端分別引出一個(gè)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(chǔ)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(cè)并控制變換器、雙向變換器、雙向逆變器、母線、第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第二路開(kāi)關(guān)；
[0012]控制器通過(guò)控制變換器接納新能源發(fā)電單元的電力輸入，通過(guò)控制雙向變換器控制儲(chǔ)能單元的充、放電和保護(hù)，通過(guò)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(kāi)關(guān)是由單個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)關(guān)是由單個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)關(guān)是由單個(gè)或多個(gè)開(kāi)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(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)為機(jī)械開(kāi)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(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)全部?jī)?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(gè)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(gè)或一個(gè)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]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括第四路開(kāi)關(guān)和發(fā)電機(jī)，第四路開(kāi)關(guān)的一端與第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)相連接的一端連接，另一端與發(fā)電機(jī)連接，控制器檢測(cè)并控制發(fā)電機(jī)及第四路開(kāi)關(guān)。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0023]當(dāng)電網(wǎng)或混合逆變器中一個(gè)故障時(shí)，重要負(fù)荷仍然可以供電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0024]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(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。本實(shí)用新型，電網(wǎng)和逆變器其中之一故障時(shí)，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可，響應(yīng)時(shí)間更快。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本實(shí)用新型一種具有不間斷電源功能的混合逆變器的應(yīng)用示意圖。
[0026]圖2是本實(shí)用新型一種具有不間斷電源功能的混合逆變器的另一應(yīng)用示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]【具體實(shí)施方式】1:
[0029]本實(shí)用新型在并網(wǎng)逆變器中引入儲(chǔ)能單元、雙向變換器、雙向逆變器和一個(gè)由K1、K2、K3組成的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和對(duì)應(yīng)的控制器，該控制器可以控制開(kāi)關(guān)K1、K2、K3和混合逆變器的各個(gè)單元，如圖3所示。
[0030]控制器通過(guò)控制各個(gè)變換器，控制光伏能量的輸入、儲(chǔ)能單元的充、放電、電網(wǎng)能量的輸入與輸出、維持母線平衡和跟蹤負(fù)載功率變化。并檢測(cè)圖中變換器、雙向變換器、雙向逆變器的狀態(tài)，以及電網(wǎng)的電壓和電流(開(kāi)關(guān)K和電網(wǎng)之間)，判斷電網(wǎng)和逆變器是否正
堂
巾O
[0031]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)正常、逆變器正常時(shí)，控制器通過(guò)控制信號(hào)(如繼電器干接點(diǎn)信號(hào))，讓?duì)?、Κ2、Κ3都閉合，這樣混合逆變器和電網(wǎng)通過(guò)Κ1、Κ2交換電能，負(fù)載通過(guò)Κ3由電網(wǎng)或是逆變器供電；[0032]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)故障，逆變器正常時(shí)，控制器通過(guò)控制信號(hào)讓K2迅速斷開(kāi)，將電網(wǎng)與逆變器、負(fù)載隔離，同時(shí)Κ1、Κ3閉合，負(fù)載通過(guò)Κ1、Κ3逆變器實(shí)現(xiàn)不間斷供電；
[0033]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)正常，逆變器異常時(shí)，控制器通過(guò)控制信號(hào)讓Kl迅速斷開(kāi)，將逆變器與電網(wǎng)、負(fù)載隔離，同時(shí)Κ2、Κ3閉合，負(fù)載由Κ2、Κ3實(shí)現(xiàn)不間斷供電；
[0034]如果逆變器和控制器故障，由于Κ2、Κ3接的是常閉觸點(diǎn)，而Kl為常開(kāi)觸點(diǎn)，Κ2、Κ3自動(dòng)閉合，Kl自動(dòng)斷開(kāi)，隔離故障逆變器，負(fù)載由Κ2、Κ3實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0035]在本實(shí)用新型提供的方案中，電網(wǎng)和逆變器其中之一故障時(shí)，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可，響應(yīng)時(shí)間更快。
[0036]【具體實(shí)施方式】2:
[0037]本實(shí)用新型在并網(wǎng)逆變器中引入儲(chǔ)能單元、雙向變換器、雙向逆變器和一個(gè)由Κ1、Κ2、Κ3和Κ4組成的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和對(duì)應(yīng)的控制器，以及發(fā)電機(jī)。控制器可以控制開(kāi)關(guān)Κ1、Κ2、Κ3、Κ4和混合逆變器的各個(gè)單元，以及發(fā)電機(jī)的啟停，如圖2所示。
[0038]控制器通過(guò)控制各個(gè)變換器，控制光伏能量的輸入、儲(chǔ)能單元的充、放電、電網(wǎng)能量的輸入與輸出、維持母線平衡和跟蹤負(fù)載功率變化。并檢測(cè)圖中變換器、雙向變換器、雙向逆變器的狀態(tài)，以及電網(wǎng)的電壓和電流(開(kāi)關(guān)K和電網(wǎng)之間)，判斷電網(wǎng)和逆變器是否正
堂
巾O
[0039]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)正常、逆變器正常時(shí)，控制器通過(guò)控制信號(hào)(如繼電器干接點(diǎn)信號(hào))，讓?duì)?、Κ2、Κ3閉合、Κ4斷開(kāi)，這樣混合逆變器和電網(wǎng)通過(guò)Κ1、Κ2交換電能，負(fù)載通過(guò)Κ2、Κ1由電網(wǎng)或是逆變器供電；
[0040]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)故障，逆變器正常時(shí)，控制器通過(guò)控制信號(hào)讓?duì)?迅速斷開(kāi)(毫秒級(jí))，將電網(wǎng)與逆變器、負(fù)載隔離，同時(shí)讓?duì)?、Κ3閉合、Κ4斷開(kāi)，負(fù)載通過(guò)Κ1、Κ3由逆變器實(shí)現(xiàn)不間斷供電。如果電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間故障，電池容量不足時(shí)，控制器啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，并讓?duì)?閉合，則發(fā)電可以向負(fù)載供電的同時(shí)，向電池充電，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)間不間斷供電。
[0041]當(dāng)控制器判斷電網(wǎng)正常，逆變器異常時(shí)，控制器通過(guò)控制信號(hào)讓Kl迅速斷開(kāi)，將逆變器與電網(wǎng)、負(fù)載隔離，同時(shí)Κ2、Κ3閉合、Κ4斷開(kāi)，負(fù)載通過(guò)Κ2、Κ3由電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)不間斷供電；
[0042]如果逆變器和控制器故障，如果Κ2、Κ3接的是繼電器的常閉觸點(diǎn)，而Κ1、Κ4為繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)，則Κ2、Κ3自動(dòng)閉合，Κ1、Κ4自動(dòng)斷開(kāi)，隔離故障逆變器，負(fù)載由Κ2、Κ3實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
[0043]因?yàn)棣?、Κ2、Κ3、Κ4均為電力電子開(kāi)關(guān)或是繼電器等機(jī)械開(kāi)關(guān)，動(dòng)作時(shí)間為毫秒級(jí)別，可以滿足負(fù)載不間斷供電的需求。
[0044]因此，只要逆變器和電網(wǎng)有一路電源正常，都可為負(fù)載供電，而不需要手動(dòng)切換。即使在控制器失效(即逆變器故障)時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的不間斷供電。當(dāng)電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間故障，電池電量不足時(shí)，可接入發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)間供電。
[0045]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(jiǎn)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(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)； 第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)的一端相接，第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)的另一端分別引出一個(gè)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(chǔ)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(cè)并控制變換器、雙向變換器、雙向逆變器、母線、第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)； 控制器通過(guò)控制變換器接納新能源發(fā)電單元的電力輸入，通過(guò)控制雙向變換器控制儲(chǔ)能單元的充、放電和保護(hù)，通過(guò)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所述的一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第一路開(kāi)關(guān)是由單個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)串并聯(lián)組合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第二路開(kāi)關(guān)是由單個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)串并聯(lián)組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第三路開(kāi)關(guān)是由單個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)串并聯(lián)組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)為機(jī)械開(kāi)關(guān)或?yàn)榭煽氐碾娏﹄娮悠骷?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)全部?jī)?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所述的一種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所述的一種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(gè)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所述的一種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(gè)或一個(gè)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。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有不間斷電源功能的混合逆變器，其特征在于:還包括第四路開(kāi)關(guān)和發(fā)電機(jī)，第四路開(kāi)關(guān)的一端與第一路開(kāi)關(guān)、第二路開(kāi)關(guān)以及第三路開(kāi)關(guān)相連接的一端連接，另一端與發(fā)電機(jī)連接，控制器檢測(cè)并控制發(fā)電機(jī)及第四路開(kāi)關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02J9/04GK203660636SQ201320794559
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)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(qǐng)人:深圳科士達(dá)新能源有限公司