專利名稱：一種智能電網(wǎng)用雙向電能變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)用雙向電能變換器。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是我國(guó)電力系統(tǒng)新興重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。近 年來(lái)，通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等技術(shù)在電網(wǎng)中得到廣泛深入的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)電力技術(shù)有機(jī) 融合，極大地提升了電網(wǎng)的智能化水平。智能電網(wǎng)中的光伏發(fā)電技術(shù)和分布式接入技術(shù)，是 目前該領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向，也是將智能電網(wǎng)和光伏發(fā)電推向?qū)嵱没闹匾夹g(shù)支撐。
智能電網(wǎng)的一大特點(diǎn)是能夠適應(yīng)光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等大量分布式電源的接入。 但是目前智能電網(wǎng)和光伏發(fā)電之間的結(jié)合僅僅是光伏發(fā)電系統(tǒng)單方面的給電網(wǎng)輸送能量， 如果需要從電網(wǎng)吸收能量用于給蓄電池充電，則需要使用額外的類似于充電器的設(shè)備。不 能在一臺(tái)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，這樣就增加了整個(gè)系統(tǒng)的成本，不利于智能電網(wǎng)技 術(shù)的發(fā)展和推廣。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能電網(wǎng)用雙向電能變換器。
本發(fā)明提出的智能電網(wǎng)用雙向電能變換器，具體結(jié)構(gòu)如下:O 一個(gè)隔離變壓器1，用于隔離雙向電能變換器和公共電網(wǎng)之間的電氣連接；2)一個(gè)雙向AC/DC單元2，當(dāng)需要向電網(wǎng)輸送能量時(shí)，雙向AC/DC單元2工作于DC-AC 模式，將直流電轉(zhuǎn)換為和電網(wǎng)電壓幅值、頻率以及相位都相同的交流電；當(dāng)需要從電網(wǎng)吸收 能量時(shí)，雙向AC/DC單元2工作于AC-DC模式，將電網(wǎng)交流電，轉(zhuǎn)換成直流電；3)—個(gè)雙向DC/DC單元3，當(dāng)需要向電網(wǎng)輸送能量時(shí)，雙向DC/DC單元3工作于BOOST 電路模式，將低壓直流電，升壓為700V高壓直流電；當(dāng)需要從電網(wǎng)吸收能量時(shí)，該單元工作 于BUCK電路模式，將700V高壓直流電轉(zhuǎn)換成0-48V低壓直流電，用于向蓄電池組充電；4)一個(gè)開(kāi)關(guān)4，用于控制光伏電池陣列5、蓄電池組6與雙向電能變換器之間的電氣連接;5)一組光伏電池陣列5，用于進(jìn)行光伏發(fā)電；6)—組蓄電池組6,用于存儲(chǔ)電能；其中:隔離變壓器2的輸入端連接公共電網(wǎng)，雙向AC/DC單元2的輸入端連接隔離變壓 器2的輸出端，雙向AC/DC單元2的輸出端連接雙向DC/DC單元3的輸入端，雙向DC/DC單 元3的輸出端分別連接蓄電池組6和開(kāi)關(guān)4，開(kāi)關(guān)4與光伏電池陣列5相連；所述開(kāi)關(guān)4用 于控制光伏電池陣列、蓄電池組與雙向電能變換器的之間的電氣連接。
本發(fā)明中，所述的雙向AC/DC單元2由三相全橋電路和LC高頻濾波器組成。
本發(fā)明中，所述的雙向DC/DC單元3由單相半橋電路和LC高頻濾波器組成。
本發(fā)明中，所述雙向DC/DC單兀3輸出端設(shè)置有開(kāi)關(guān)4,用于控制光伏電池陣列5、 蓄電池組6與雙向電能變換器之間的電氣連接。
本發(fā)明所述的雙向電能變換器能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。既能夠?qū)⒐夥姵仃嚵?發(fā)出的電能輸入電網(wǎng)，又可以從電網(wǎng)吸收電能，用于蓄電池充電。同時(shí)當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，或電 網(wǎng)需要支撐時(shí)，蓄電池又可以將其儲(chǔ)存的電能反饋回電網(wǎng)，保證電網(wǎng)上的其它重要負(fù)載能 正常工作。本發(fā)明將智能電網(wǎng)和光伏發(fā)電緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、用電一體化，降低了設(shè)備成 本。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的電氣原理圖。
圖中標(biāo)號(hào):1為隔離變壓器，2為雙向AC/DC單元，3為雙向DC/DC單元，4為開(kāi)關(guān)， 5為光伏電池陣列，6為蓄電池組。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1:參見(jiàn)圖1 2，本發(fā)明由隔離變壓器1、雙向AC/DC單元2、雙向DC/DC單 元3、開(kāi)關(guān)4、光伏電池陣列5和蓄電池組6組成。雙向AC/DC單元2實(shí)現(xiàn)交流電和直流電 之間的轉(zhuǎn)換，其輸入端連接公共電網(wǎng)，輸出端連接雙向DC/DC單元3的輸入端；雙向DC/DC 單元3實(shí)現(xiàn)高、低壓直流電之間的轉(zhuǎn)換，其輸出端分別連接蓄電池組6和開(kāi)關(guān)4 ;光伏電池 陣列5通過(guò)開(kāi)關(guān)Kl (如圖2所示)和雙向DC/DC單元3連接。
雙向AC/DC單元2包括，網(wǎng)側(cè)電感L1、濾波電容Cl以及由六個(gè)功率器件組成的三 相全橋電路。三相全控整流電路根據(jù)SVPWM控制算法，結(jié)合鎖相算法，輸出相應(yīng)的PWM波， 控制六個(gè)功率器件按照一定規(guī)律進(jìn)行開(kāi)通和關(guān)斷。當(dāng)需要從電網(wǎng)吸收能量時(shí)，進(jìn)行單位功 率因數(shù)整流，將電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換成直流電；當(dāng)需要向電網(wǎng)反饋能量時(shí)，進(jìn)行單位功率因數(shù)逆 變，將直流電轉(zhuǎn)換成和電網(wǎng)電壓幅值、頻率、相位都相同的交流電。功率器件采用絕緣柵雙 極型晶體管IGBT及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，也可以采用功率晶體管GTR或金屬一氧化物一半導(dǎo) 體型場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET或門極關(guān)斷晶閘管GTO。
雙向DC/DC單元3包括，由兩個(gè)功率器件組成的單相半橋電路以及由L2和C2組 成的高頻濾波電路。當(dāng)需要向蓄電池組充電時(shí)，工作于BUCK電路模式，將高壓直流電轉(zhuǎn)換 成低壓直流電；當(dāng)需要向電網(wǎng)反饋電能時(shí)，工作于BOOST電路模式，將低壓直流電轉(zhuǎn)換成高 壓直流電。
本發(fā)明的具體工作原理是:當(dāng)需要從電網(wǎng)吸收能量，用于給蓄電池充電時(shí)，雙向AC/DC單元工作于AC-DC模式，三 相全橋電路實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)整流，將電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換成700V直流電。雙向DC/DC單元工 作于BUCK電路模式，由T1、D2、L2、C2組成BUCK電路，將700V直流電降壓至0-48V低壓直 流電，用于給蓄電池組充電。此時(shí)開(kāi)關(guān)Kl撥至b，將蓄電池組和雙向電能變換器連接。
當(dāng)需要將電能反饋回電網(wǎng)時(shí)，開(kāi)關(guān)Kl撥至a，將光伏電池陣列和雙向電能變換器 連接或者開(kāi)關(guān)撥至b，將蓄電池組和雙向電能變換器連接。此時(shí)雙向DC/DC單元工作于 BOOST電路模式，由C2、L2、T2、D1組成BOOST電路，將光伏電池陣列或蓄電池輸出的低壓直 流電轉(zhuǎn)換成700V高壓直流電。雙向AC/DC單元工作于DC-AC模式，三相全橋電路實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)逆變，將700V直流電轉(zhuǎn)換成和電網(wǎng)電壓幅值、頻率、相位都相同的交流電。
本發(fā)明將智能電網(wǎng)和光伏發(fā)電緊密結(jié)合，通過(guò)雙向電能變換器，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、用電一 體化，降低了設(shè)備成本。
權(quán)利要求
1.一種智能電網(wǎng)用雙向電能變換器，其特征在于由下述結(jié)構(gòu)組成:1)一個(gè)隔離變壓器(I)，用于隔離雙向電能變換器和公共電網(wǎng)之間的電氣連接；2)—個(gè)雙向AC/DC單元(2)，當(dāng)需要向電網(wǎng)輸送能量時(shí)，雙向AC/DC單元(2)工作于 DC-AC模式，將直流電轉(zhuǎn)換為和電網(wǎng)電壓幅值、頻率以及相位都相同的交流電；當(dāng)需要從電 網(wǎng)吸收能量時(shí)，雙向AC/DC單元(2)工作于AC-DC模式，將電網(wǎng)交流電，轉(zhuǎn)換成直流電；3)一個(gè)雙向DC/DC單元(3)，當(dāng)需要向電網(wǎng)輸送能量時(shí)，雙向DC/DC單元(3)工作于 BOOST電路模式，將低壓直流電，升壓為700V高壓直流電；當(dāng)需要從電網(wǎng)吸收能量時(shí)，該單 元工作于BUCK電路模式，將700V高壓直流電轉(zhuǎn)換成0-48V低壓直流電，用于向蓄電池組充 電；4)一個(gè)開(kāi)關(guān)(4)，用于控制光伏電池陣列(5)、蓄電池組(6)與雙向電能變換器之間的 電氣連接；5)—組光伏電池陣列(5)，用于進(jìn)行光伏發(fā)電；6)—組蓄電池組(6)，用于存儲(chǔ)電能；其中:隔離變壓器⑵的輸入端連接公共電網(wǎng)，雙向AC/DC單元⑵的輸入端連接隔離 變壓器(2)的輸出端，雙向AC/DC單元(2)的輸出端連接雙向DC/DC單元(3)的輸入端，雙 向DC/DC單元(3)的輸出端分別連接蓄電池組(6)和開(kāi)關(guān)(4)，開(kāi)關(guān)(4)與光伏電池陣列(5)相連，所述開(kāi)關(guān)(4)用于控制光伏電池陣列、蓄電池組與雙向電能變換器之間的電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)用雙向電能變換器，其特征在于，所述雙向AC/DC單 元(2)由LC濾波器以及三相全橋電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)用雙向電能變換器，其特征在于，所述雙向DC/DC單 元⑶由單相半橋電路和LC高頻濾波器組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)用雙向電能變換器，它包括一個(gè)隔離變壓器，一個(gè)雙向AC/DC單元，一個(gè)雙向DC/DC單元，一個(gè)開(kāi)關(guān)，一組光伏電池陣列以及一組蓄電池組。該雙向電能變換器不僅能從電網(wǎng)吸收電能，用于給蓄電池組充電，還可以將光伏電池陣列發(fā)出的電能反饋回電網(wǎng)。另外，當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，或電網(wǎng)需要支撐時(shí)，可以將蓄電池中儲(chǔ)存的電能反饋回電網(wǎng)，保證電網(wǎng)上的其它重要負(fù)載能正常工作。利用該雙向電能變換器可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電、用電一體化，降低設(shè)備成本。
文檔編號(hào)H02J3/38GK103208820SQ20131014124
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者錢敏華, 孫耀杰 申請(qǐng)人:上海為恒新能源科技有限公司