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】本發(fā)明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、第二路開關以及第三路開關；第一路開關、第二路開關以及第三路開關的一端相接，第一路開關、第二路開關以及第三路開關的另一端分別引出一個端口，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。電網(wǎng)和逆變器其中之一故障時，只需要一個開關動作即可，響應時間更快。
【專利說明】—種具有不間斷電源功能的混合逆變器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種逆變器，尤其涉及一種具有不間斷電源功能的混合逆變器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器僅僅能夠實現(xiàn)光伏功率并網(wǎng)，在電網(wǎng)故障斷開時，只能停機，無法離網(wǎng)供電，更無法實現(xiàn)重要負荷的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。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明提出混合逆變器結構，在實現(xiàn)儲能和并網(wǎng)功能的同時，可以提供單獨的供電接口，實現(xiàn)重要負荷的不間斷供電需求。
[0008]本發(fā)明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、第二路開關以及第三路開關；
[0009]第一路開關、第二路開關以及第三路開關的一端相接，第一路開關、第二路開關以及第三路開關的另一端分別引出一個端口，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、第二路開關以及第二路開關；
[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，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]當控制器判斷電網(wǎng)正常、逆變器正常時，控制器通過控制信號，讓第一路開關、第二路開關以及第三路開關都閉合；
[0014]當控制器判斷電網(wǎng)故障，逆變器正常時，控制器通過控制信號讓第二路開關迅速斷開，同時第一路開關以及第三路開關閉合；[0015]當控制器判斷電網(wǎng)正常，逆變器異常時，控制器通過控制信號讓第一路開關迅速斷開，同時第二路開關以及第三路開關閉合。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，第一路開關是由單個或多個開關串并聯(lián)組合而成。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，第二路開關是由單個或多個開關串并聯(lián)組合而成。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，第三路開關是由單個或多個開關串并聯(lián)組合而成。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進，第一路開關、第二路開關以及第三路開關為機械開關或為可控的電力電子器件。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進，第一路開關、第二路開關以及第三路開關全部內(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。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進，家用的混合逆變器中，重要的負荷接在第三端口。
[0022]作為本發(fā)明的進一步改進，混合逆變器的母線作為一個單獨的部分，和變換器、雙向變換器、雙向逆變器連接。
[0023]作為本發(fā)明的進一步改進，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。母線也可以獨立存在。
[0024]作為本發(fā)明的進一步改進，還包括第四路開關和發(fā)電機，第四路開關的一端與第一路開關、第二路開關以及第三路開關相連接的一端連接，另一端與發(fā)電機連接，控制器檢測并控制發(fā)電機及第四路開關。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]當電網(wǎng)或混合逆變器中一個故障時，重要負荷仍然可以供電，實現(xiàn)不間斷供電。
[0027]家用的混合逆變器中，可讓一些重要的負荷，如照明、電腦等接在N3 口，則電網(wǎng)故障或逆變器故障時，可以實現(xiàn)不間斷供電。本發(fā)明，電網(wǎng)和逆變器其中之一故障時，只需要一個開關動作即可，響應時間更快。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明一種具有不間斷電源功能的混合逆變器的應用示意圖。
[0029]圖2是本發(fā)明一種具有不間斷電源功能的混合逆變器的另一應用示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0031]【具體實施方式】1:
[0032]本發(fā)明在并網(wǎng)逆變器中引入儲能單元、雙向變換器、雙向逆變器和一個由K1、K2、K3組成的開關網(wǎng)絡和對應的控制器，該控制器可以控制開關K1、K2、K3和混合逆變器的各個單元，如圖3所示。
[0033]控制器通過控制各個變換器，控制光伏能量的輸入、儲能單元的充、放電、電網(wǎng)能量的輸入與輸出、維持母線平衡和跟蹤負載功率變化。并檢測圖中變換器、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(開關K和電網(wǎng)之間)，判斷電網(wǎng)和逆變器是否正
堂
巾O[0034]當控制器判斷電網(wǎng)正常、逆變器正常時，控制器通過控制信號(如繼電器干接點信號)，讓K1、K2、K3都閉合，這樣混合逆變器和電網(wǎng)通過K1、K2交換電能，負載通過K3由電網(wǎng)或是逆變器供電；
[0035]當控制器判斷電網(wǎng)故障，逆變器正常時，控制器通過控制信號讓K2迅速斷開，將電網(wǎng)與逆變器、負載隔離，同時K1、K3閉合，負載通過K1、K3逆變器實現(xiàn)不間斷供電；
[0036]當控制器判斷電網(wǎng)正常，逆變器異常時，控制器通過控制信號讓Kl迅速斷開，將逆變器與電網(wǎng)、負載隔離，同時K2、K3閉合，負載由Κ2、Κ3實現(xiàn)不間斷供電；
[0037]如果逆變器和控制器故障，由于Κ2、Κ3接的是常閉觸點，而Kl為常開觸點，Κ2、Κ3自動閉合，Kl自動斷開，隔離故障逆變器，負載由Κ2、Κ3實現(xiàn)不間斷供電。
[0038]在本發(fā)明提供的方案中，電網(wǎng)和逆變器其中之一故障時，只需要一個開關動作即可，響應時間更快。
[0039]【具體實施方式】2:
[0040]本發(fā)明在并網(wǎng)逆變器中引入儲能單元、雙向變換器、雙向逆變器和一個由Κ1、Κ2、Κ3和Κ4組成的開關網(wǎng)絡和對應的控制器，以及發(fā)電機?？刂破骺梢钥刂崎_關Κ1、Κ2、Κ3、Κ4和混合逆變器的各個單元，以及發(fā)電機的啟停，如圖2所示。
[0041]控制器通過控制各個變換器，控制光伏能量的輸入、儲能單元的充、放電、電網(wǎng)能量的輸入與輸出、維持母線平衡和跟蹤負載功率變化。并檢測圖中變換器、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(開關K和電網(wǎng)之間)，判斷電網(wǎng)和逆變器是否正
堂
巾O
[0042]當控制器判斷電網(wǎng)正常、逆變器正常時，控制器通過控制信號(如繼電器干接點信號)，讓Κ1、Κ2、Κ3閉合、Κ4斷開，這樣混合逆變器和電網(wǎng)通過Κ1、Κ2交換電能，負載通過Κ2、Κ1由電網(wǎng)或是逆變器供電；
[0043]當控制器判斷電網(wǎng)故障，逆變器正常時，控制器通過控制信號讓Κ2迅速斷開(毫秒級)，將電網(wǎng)與逆變器、負載隔離，同時讓Κ1、Κ3閉合、Κ4斷開，負載通過Κ1、Κ3由逆變器實現(xiàn)不間斷供電。如果電網(wǎng)長時間故障，電池容量不足時，控制器啟動發(fā)電機，并讓Κ4閉合，貝1J發(fā)電可以向負載供電的同時，向電池充電，實現(xiàn)負載的長時間不間斷供電。
[0044]當控制器判斷電網(wǎng)正常，逆變器異常時，控制器通過控制信號讓Kl迅速斷開，將逆變器與電網(wǎng)、負載隔離，同時Κ2、Κ3閉合、Κ4斷開，負載通過Κ2、Κ3由電網(wǎng)實現(xiàn)不間斷供電；
[0045]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，而Κ1、Κ4為繼電器常開觸點，則Κ2、Κ3自動閉合，Κ1、Κ4自動斷開，隔離故障逆變器，負載由Κ2、Κ3實現(xiàn)不間斷供電。
[0046]因為Κ1、Κ2、Κ3、Κ4均為電力電子開關或是繼電器等機械開關，動作時間為毫秒級別，可以滿足負載不間斷供電的需求。
[0047]因此，只要逆變器和電網(wǎng)有一路電源正常，都可為負載供電，而不需要手動切換。即使在控制器失效(即逆變器故障)時，也可以實現(xiàn)負載的不間斷供電。當電網(wǎng)長時間故障，電池電量不足時，可接入發(fā)電機，實現(xiàn)負載的長時間供電。
[0048]以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
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、第二路開關以及第三路開關； 第一路開關、第二路開關以及第三路開關的一端相接，第一路開關、第二路開關以及第三路開關的另一端分別引出一個端口，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、第二路開關以及第三路開關； 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，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； 當控制器判斷電網(wǎng)正常、逆變器正常時，控制器通過控制信號，讓第一路開關、第二路開關以及第三路開關都閉合； 當控制器判斷電網(wǎng)故障，逆變器正常時，控制器通過控制信號讓第二路開關迅速斷開，同時第一路開關以及第三路開關閉合； 當控制器判斷電網(wǎng)正常，逆變器異常時，控制器通過控制信號讓第一路開關迅速斷開，同時第二路開關以及第三路開關閉合。
2.根據(jù)權利要求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:第一路開關是由單個或多個開關串并聯(lián)組合而成。
3.根據(jù)權利要求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:第二路開關是由單個或多個開關串并聯(lián)組合而成。
4.根據(jù)權利要求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:第三路開關是由單個或多個開關串并聯(lián)組合而成。
5.根據(jù)權利要求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:第一路開關、第二路開關以及第三路開關為機械開關或為可控的電力電子器件。
6.根據(jù)權利要求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:第一路開關、第二路開關以及第三路開關全部內(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，重要的負荷接在第三端口。
8.根據(jù)權利要求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單獨的部分，和變換器、雙向變換器、雙向逆變器連接。
9.根據(jù)權利要求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。
10.根據(jù)權利要求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:還包括第四路開關和發(fā)電機，第四路開關的一端與第一路開關、第二路開關以及第三路開關相連接的一端連接，另一端與發(fā)電機連接，控制器檢測并控制發(fā)電機及第四路開關。
【文檔編號】H02J9/04GK103683463SQ201310646486
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2013年12月4日
【發(fā)明者】劉程宇, 溫志偉, 許小虎, 黃慧金 申請人:深圳科士達新能源有限公司