儲能逆變器的切換電路及其并網(wǎng)/離網(wǎng)切換方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到儲能逆變器領(lǐng)域，特別是涉及到一種儲能逆變器的切換電路及其并網(wǎng)/離網(wǎng)切換方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運行過程中“采-發(fā)-輸-配-用-儲”六大環(huán)節(jié)中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地進行需求側(cè)管理，消除晝夜峰谷差，平滑負(fù)荷。不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，還可以促進可再生能源的應(yīng)用，可以作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負(fù)荷波動的一種手段。
[0003]一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的分布式儲能微網(wǎng)系統(tǒng)，通常由分布式電源(光能、風(fēng)能等)，儲能單元、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷、監(jiān)控和保護裝置匯集而成。微網(wǎng)系統(tǒng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。由于光能、風(fēng)能等受自然條件的影響，輸出功率具有間歇性和隨機性，并且隨著此類微網(wǎng)系統(tǒng)的接入數(shù)量不斷增加，給系統(tǒng)及大電網(wǎng)系統(tǒng)帶來一定的負(fù)面影響，如何在并網(wǎng)和離網(wǎng)模式之間實現(xiàn)無縫切換，使微網(wǎng)運行模式切換時對用電設(shè)備及大電網(wǎng)的擾動最小，是提高分布式儲能微網(wǎng)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)。
[0004]儲能逆變器是儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換裝置，其輸出濾波方式通常有L型濾波、LC型濾波或LCL型濾波等。由于要求達到的性能指標(biāo)不同，實際應(yīng)用中，離網(wǎng)逆變器大多采用LC濾波，追求電壓穩(wěn)定性能；并網(wǎng)逆變器大多采用LCL濾波，追求電流穩(wěn)定性能。若能通過一定的裝置，將LC和LCL濾波集成在儲能逆變器中，將有效降低軟件控制算法設(shè)計難度，提高效率及可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的為提供一種可以不斷電地切換并網(wǎng)或離網(wǎng)運行模式的儲能逆變器并網(wǎng)/離網(wǎng)切換方法和裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種儲能逆變器的LC/LCL切換電路，包括第一電感、第一電容、第二繼電器、第二電感、接觸器和用電負(fù)荷；
所述第一電感的一端連接正極電路，另一端連接所述第一電容的一端和第二電感的一端；第二電感的另一端連接所述接觸器的一端，接觸器的另一端連接外部電網(wǎng)的正極，外部電網(wǎng)的負(fù)極連接負(fù)極電路；所述第一電容的另一端連接所述負(fù)極電路；所述第二繼電器與所述用電負(fù)荷串聯(lián)，且第二繼電器的一端連接所述第二電感和第一電感之間的導(dǎo)線上，所述用電負(fù)荷的負(fù)極連接負(fù)極電路；
當(dāng)離網(wǎng)運行時，接觸器斷開，第二繼電器閉合，運行LC濾波電路；
當(dāng)并網(wǎng)運行時，接觸器閉合，第二繼電器打開，運行LCL濾波電路。
[0007]進一步地，所述儲能逆變器的LC/LCL切換電路還包括第二電容和第一繼電器； 所述第二電容與第一繼電器串聯(lián)后與所述第一電容并聯(lián)；
當(dāng)離網(wǎng)運行時，接觸器斷開，第一繼電器和第二繼電器閉合，運行LC濾波電路； 當(dāng)并網(wǎng)運行時，接觸器閉合，第一繼電器和第二繼電器打開，運行LCL濾波電路。
[0008]本發(fā)明還提供一種儲能逆變器并網(wǎng)/離網(wǎng)切換方法，所述儲能逆變器包括LC/LCL切換電路，該LC/LCL切換電路包括第一電感、第一電容、第二繼電器、第二電感、接觸器和用電負(fù)荷，通過第二繼電器和接觸器的閉合與打開完成LC電路和LCL電路的切換；
所述切換方法包括:
實時監(jiān)測外部電網(wǎng)的電壓和頻率；
根據(jù)電壓和頻率判斷外部電網(wǎng)是否失電；
根據(jù)電網(wǎng)失電情況，對LC/LCL切換電路進行對應(yīng)的切換；當(dāng)儲能逆變器處于并網(wǎng)狀態(tài)時，如果電網(wǎng)失電，則發(fā)送離網(wǎng)切換命令，將所述LC/LCL切換電路，從LCL濾波電路切換到LC濾波電路進行離網(wǎng)運行；當(dāng)儲能逆變器處于離網(wǎng)狀態(tài)時，如果電網(wǎng)未失電，則發(fā)送并網(wǎng)切換命令，將所述LC/LCL切換電路，從LC濾波電路切換到LCL濾波電路進行并網(wǎng)運行。
[0009]進一步地，所述當(dāng)儲能逆變器處于并網(wǎng)狀態(tài)時，如果電網(wǎng)失電，則發(fā)送離網(wǎng)切換命令，將所述LC/LCL切換電路，從LCL濾波電路切換到LC濾波電路進行離網(wǎng)運行的步驟，包括:
接收離網(wǎng)切換命令；
鎖存當(dāng)前負(fù)載電壓的第一電壓值和相位；
控制前級MPPT電路由單一電流環(huán)控制器切換到雙環(huán)控制器；
控制后級逆變器切換到雙環(huán)控制器，并將雙環(huán)控制器的電壓環(huán)參考電壓值設(shè)定為所述第一電壓值；
控制逆變控制器的電壓值由第一電壓值逐漸增加到指定的第二電壓值；
控制LCL濾波電路切換到LC濾波電路。
[0010]進一步地，所述當(dāng)儲能逆變器處于離網(wǎng)狀態(tài)時，如果電網(wǎng)未失電，則發(fā)送并網(wǎng)切換命令，將所述LC/LCL切換電路，從LC濾波電路切換到LCL濾波電路進行并網(wǎng)運行的步驟，包括:
接收并網(wǎng)切換命令；
控制后級逆變器輸出電壓和電網(wǎng)電壓同幅度、同相位，完成鎖相；
保存前級MPPT電路電感的第一電感電流值；
控制前級MPPT電路由雙環(huán)控制器切換到單一的電流環(huán)控制器，并將電流環(huán)控制器的電流值設(shè)定為所述第一電感電流值；
控制所述電流環(huán)的電感電流值由第一電感電流值逐漸增加到指定的第二電感電流值；
控制LC濾波電路切換到LCL濾波電路。
[0011]本發(fā)明還提供一種儲能逆變器并網(wǎng)/離網(wǎng)切換裝置，所述儲能逆變器包括LC/LCL切換電路，該LC/LCL切換電路包括第一電感、第一電容、第二繼電器、第二電感、接觸器和用電負(fù)荷，通過第二繼電器和接觸器的閉合與打開完成LC電路和LCL電路的切換；
所述切換裝置包括:
檢測單元，用于實時監(jiān)測外部電網(wǎng)的電壓和頻率；
判斷單元，用于根據(jù)電壓和頻率判斷外部電網(wǎng)是否失電；
切換單元，根據(jù)電網(wǎng)失電情況，對所述LC/LCL切換電路進行對應(yīng)的切換； 所述切換單元包括:第一切換子單元，用于當(dāng)儲能逆變器處于并網(wǎng)狀態(tài)時，如果電網(wǎng)失電，則發(fā)送離網(wǎng)切換命令，將所述LC/LCL切換電路，從LCL濾波電路切換到LC濾波電路進行離網(wǎng)運行；第二切換子單元，用于當(dāng)儲能逆變器處于離網(wǎng)狀態(tài)時，如果電網(wǎng)未失電，則發(fā)送并網(wǎng)切換命令，將所述LC/LCL切換電路，從LC濾波電路切換到LCL濾波電路進行并網(wǎng)運行。
[0012]進一步地，所述第一切換子單元，包括:
第一接收模塊，用于接收離網(wǎng)切換命令；
鎖存模塊，用于鎖存當(dāng)前負(fù)載電壓的第一電壓值和相位；
第一切換模塊，用于控制前級MPPT電路由單一電流環(huán)控制器切換到雙環(huán)控制器；第二切換模塊，用于控制后級逆變器切換到雙環(huán)控制器，并將雙環(huán)控制器的電壓環(huán)參考電壓值設(shè)定為所述第一電壓值；
變壓模塊，用于控制逆變控制器的電壓值由第一電壓值逐漸增加到指定的第二電壓值；
第一電路切換模塊，用于控制LCL濾波電路切換到LC濾波電路。
[0013]進一步地，所述第二切換子單元，包括:
第二接收模塊，用于接收并網(wǎng)切換命令；
鎖相模塊，用于控制后級逆變器輸出電壓和電網(wǎng)電壓同幅度、同相位，完成鎖相；
保存模塊，用于保存前級MPPT電路電感的第一電感電流值；
第三切換模塊，用于控制前級MPPT電路由雙環(huán)控制器切換到單一的電流環(huán)控制器，并將電流環(huán)控制器的電流值設(shè)定為所述第一電感電流值；
變流模塊，用于控制所述電流環(huán)的電感電流值由第一電感電流值逐漸增加到指定的第二電感電流值；
第二電路切換模塊，用于控制LC濾波電路切換到LCL濾波電路。
[0014]本發(fā)明的儲能逆變器的LC/LCL切換電路，結(jié)構(gòu)簡單，切換方便；儲能逆變器并網(wǎng)/離網(wǎng)切換方法和裝置，主動判斷外部電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)儲能逆變器并網(wǎng)運行轉(zhuǎn)離網(wǎng)運行、離網(wǎng)運行轉(zhuǎn)并網(wǎng)運行的無縫切換，保證微網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)切換時，對微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)用電負(fù)荷持續(xù)不間斷供電，并且通過切換LC/LCL切換電路實現(xiàn)運行狀態(tài)的切換，使得濾波性能大大提高，同時簡化了軟件控制算法設(shè)計復(fù)雜度，提高了效率和可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實施例的儲能逆變器的LC/LCL切換電路的電路圖；
圖2為本發(fā)明一實施例的儲能逆變器的LC/LCL切換電路的切換方法的流程圖；