本實(shí)用新型涉及儲(chǔ)能逆變器領(lǐng)域，具體涉及一種雙向的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)、逆變器及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著新能源和可再生能源在全球迅速發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電作為一種清潔新能源獲得迅速發(fā)展，并被廣泛應(yīng)該到各個(gè)領(lǐng)域。在光伏發(fā)電的應(yīng)用中，有一個(gè)主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是光伏逆變器部分，它可以把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，把電送到電網(wǎng)，或家庭，單位使用。我們知道光伏發(fā)電雖有眾多優(yōu)點(diǎn)，但它不是完美無缺，沒有缺點(diǎn)的，它也存在缺點(diǎn)，比如：光伏發(fā)電受光照影響，光照是不穩(wěn)定的，所以光伏發(fā)電不穩(wěn)定，特別是在一些偏僻地區(qū)，電網(wǎng)還經(jīng)常斷電。在電網(wǎng)斷電時(shí)，光伏逆變器無法將太陽能電池發(fā)的電輸出去，現(xiàn)有的逆變器雖然可以將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)化成交流電給光伏逆變器供電，使光伏逆變器不斷網(wǎng)，繼續(xù)給微電網(wǎng)供電，但光伏逆變器輸出的電能無法通過蓄電池的供電回路對(duì)蓄電池充電，即蓄電池與光伏逆變器之間的能量流動(dòng)是單向的，無法雙向流動(dòng)，使用起來具有一定的局限性。

因此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種雙向的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)、逆變器及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)交流和直流的雙向轉(zhuǎn)化。

本實(shí)用新型提供一種雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括：

電抗器；

變壓器；

用于在儲(chǔ)能逆變器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，將外部的蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電；在儲(chǔ)能逆變器工作在充電狀態(tài)時(shí)，將交流電轉(zhuǎn)化為直流電后給蓄電池充電的雙向換流模塊；

雙向換流模塊的一端連接蓄電池，雙向換流模塊的另一端通過電抗器連接變壓器。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述雙向換流模塊包括三相全橋雙向換流器；三相全橋雙向換流器的直流端連接蓄電池，三相全橋雙向換流器的交流端連接電抗器的一端。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述電抗器為三相電抗器，所述變壓器為三相干式變壓器，三相干式變壓器的低壓端連接三相電抗器，三相干式變壓器的高壓端連接外部的光伏電網(wǎng)。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述三相全橋雙向換流器包括第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第三開關(guān)器件、第四開關(guān)器件、第五開關(guān)器件和第六開關(guān)器件；第一開關(guān)器件與第二開關(guān)器件，第三開關(guān)器件與第四開關(guān)器件，第五開關(guān)器件與第六開關(guān)器件組成三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件互補(bǔ)導(dǎo)通；所述第一開關(guān)器件、第三開關(guān)器件和第五開關(guān)器件在交流電頻率周期內(nèi)每隔120°輪流導(dǎo)通；所述第二開關(guān)器件、第四開關(guān)器件和第六開關(guān)器件在交流電頻率周期內(nèi)每隔120°輪流導(dǎo)通；同一個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件不同時(shí)導(dǎo)通。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，第一開關(guān)器件的一端、第三開關(guān)器件的一端和第五開關(guān)器件的一端均連接蓄電池的正極；第五開關(guān)器件的另一端連接三相電抗器的A相端，并通過第六開關(guān)器件連接蓄電池的負(fù)極；第三開關(guān)器件的另一端連接三相電抗器的C相端，并通過第四開關(guān)器件連接蓄電池的負(fù)極；第一開關(guān)器件的另一端連接三相電抗器的B相端，并通過第二開關(guān)器件連接蓄電池的負(fù)極。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件、第三開關(guān)器件、第四開關(guān)器件、第五開關(guān)器件和第六開關(guān)器件均為絕緣柵雙極型晶體管。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述雙向換流模塊還包括控制器，所述控制器與三相全橋雙向換流器的六個(gè)開關(guān)器件連接，控制器用于在儲(chǔ)能逆變器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能逆變器輸出的電壓和電流，得到外部用電所需的功率，通過調(diào)節(jié)六個(gè)開關(guān)器件的占空比使儲(chǔ)能逆變器輸出的電能滿足外部用電所需的功率。

所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述三相干式變壓器的連接組別為DYN11。

一種雙向的儲(chǔ)能逆變器，包括如上所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

一種雙向的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)，包括蓄電池、光伏逆變器以及如上所述的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述蓄電池通過所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接光伏逆變器。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型提供一種雙向的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)、逆變器及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：電抗器，變壓器和雙向換流模塊；雙向換流模塊的一端連接外部的蓄電池，雙向換流模塊的另一端通過電抗器連接變壓器。雙向換流模塊在儲(chǔ)能逆變器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，將蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電；在儲(chǔ)能逆變器工作在充電狀態(tài)時(shí)，將交流電轉(zhuǎn)化為直流電后給蓄電池；從而實(shí)現(xiàn)了直流和交流的雙向轉(zhuǎn)化，提高了儲(chǔ)能逆變器的適用范圍，有利于光伏發(fā)電的能量利用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的雙向的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的雙向的儲(chǔ)能逆變器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型提供的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，逆變的電流流向示意圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，三相全橋雙向換流器和三相電抗器組成類似BUCK降壓電路工作示意圖；

圖5為本實(shí)用新型提供的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，整流的電流流向示意圖；

圖6為本實(shí)用新型提供的雙向的儲(chǔ)能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，三相全橋雙向換流器和三相電抗器組成類似BOOST升壓電路工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

下面通過具體實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)用新型提供一種雙向的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)，圖1為該逆變系統(tǒng)的一種使用場景。所述逆變系統(tǒng)包括蓄電池10、儲(chǔ)能逆變器20和光伏逆變器40；所述蓄電池10通過儲(chǔ)能逆變器20連接光伏逆變器40。

在電網(wǎng)斷電時(shí)，光伏逆變器40無法正常工作，使得微電網(wǎng)50的用戶無法用電。此時(shí)儲(chǔ)能逆變器20將蓄電池10輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電給光伏逆變器40供電，使得光伏電池(太陽能電池)30的電能可輸送至微電網(wǎng)50；在光伏電池(太陽能電池)30發(fā)電不足或無法發(fā)電時(shí)，光伏逆變器40將儲(chǔ)能逆變器20輸出的交流電轉(zhuǎn)而輸出給微電網(wǎng)50，以確保微電網(wǎng)50的供電。在電網(wǎng)正常工作時(shí)，光伏電池(太陽能電池)30轉(zhuǎn)化的電能經(jīng)過光伏逆變器40的直流轉(zhuǎn)交流，輸出給微電網(wǎng)50中的用戶使用。光伏逆變器40輸出的交流電還供給儲(chǔ)能逆變器20，儲(chǔ)能逆變器20將交流電轉(zhuǎn)化為直流電給蓄電池10充電。由此，本實(shí)用新型提供的儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能的雙向流動(dòng)和存儲(chǔ)，提高了光伏發(fā)電的利用率。

圖2為儲(chǔ)能逆變器20的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：雙向換流模塊210、電抗器220和變壓器230。雙向換流模塊210的一端連接外部的蓄電池10，雙向換流模塊210的另一端通過電抗器220連接變壓器230。雙向換流模塊210在儲(chǔ)能逆變器20工作在逆變狀態(tài)時(shí)，將蓄電池10輸出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電；在儲(chǔ)能逆變器20工作在充電狀態(tài)時(shí)，將交流電轉(zhuǎn)化為直流電后給蓄電池10充電，從而實(shí)現(xiàn)了直流和交流的雙向轉(zhuǎn)化。

請(qǐng)參閱圖3，箭頭表示電流流向，本實(shí)施例中，所述雙向換流模塊210包括控制器(圖中未示出)和三相全橋雙向換流器211；三相全橋雙向換流器211的直流端連接蓄電池10，三相全橋雙向換流器211的交流端連接電抗器220的一端。即，雙向換流模塊210的雙向換能是由三相全橋雙向換流器211實(shí)現(xiàn)的。

所述電抗器220為三相電抗器，所述變壓器230為三相干式變壓器，三相干式變壓器的低壓端連接三相電抗器220，三相干式變壓器230的高壓端連接外部的光伏電網(wǎng)(即光伏逆變器40)。采用三相電以及變壓器，可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的大功率供電。因?yàn)橥負(fù)浣Y(jié)構(gòu)是三相三線制，三相干式變壓器的連接組別采用DYN11，原邊是三角形接法，二次的是Y行接法，N表示二次側(cè)引用的中性點(diǎn)，原邊不需要N線。

三相全橋雙向換流器211包括第一開關(guān)器件S1、第二開關(guān)器件S2、第三開關(guān)器件S3、第四開關(guān)器件S4、第五開關(guān)器件S5和第六開關(guān)器件S6；第一開關(guān)器件S1與第二開關(guān)器件S2，第三開關(guān)器件S3與第四開關(guān)器件S4，第五開關(guān)器件S5與第六開關(guān)器件S6組成三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件互補(bǔ)導(dǎo)通；所述第一開關(guān)器件S1、第三開關(guān)器件S3和第五開關(guān)器件S5在交流電頻率(如我國采用的50Hz)周期內(nèi)每隔120°輪流導(dǎo)通；所述第二開關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4和第六開關(guān)器件S6在交流電頻率周期內(nèi)每隔120°輪流導(dǎo)通；同一個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件不同時(shí)導(dǎo)通。每個(gè)開關(guān)器件在三分之一個(gè)交流電頻率周期內(nèi)導(dǎo)通。例如，將交流電頻率周期等分成三個(gè)時(shí)間段，第一開關(guān)器件S1在第一個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通，第三開關(guān)器件S3在第二個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通，第五開關(guān)器件S5在第三個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通；第二開關(guān)器件S2在第二個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通，第四開關(guān)器件S4在第三個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通，第六開關(guān)器件S6在第一個(gè)時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通。以此實(shí)現(xiàn)逆變和整流。

進(jìn)一步的，第一開關(guān)器件S1的一端、第三開關(guān)器件S3的一端和第五開關(guān)器件S5的一端均連接蓄電池10的正極；第五開關(guān)器件S5的另一端連接三相電抗器220的A相端，并通過第六開關(guān)器件S6連接蓄電池10的負(fù)極；第三開關(guān)器件S3的另一端連接三相電抗器220的C相端，并通過第四開關(guān)器件S4連接蓄電池10的負(fù)極；第一開關(guān)器件S1的另一端連接三相電抗器220的B相端，并通過第二開關(guān)器件S2連接蓄電池10的負(fù)極。本實(shí)施例中，第一開關(guān)器件S1、第二開關(guān)器件S2、第三開關(guān)器件S3、第四開關(guān)器件S4、第五開關(guān)器件S5和第六開關(guān)器件S6均為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。

儲(chǔ)能逆變器20工作在逆變狀態(tài)時(shí)，三相全橋雙向換流器211和三相電抗器220組成BUCK降壓電路或類似BUCK降壓電路進(jìn)行工作(如圖4所示，箭頭表示電流流向)，把蓄電池10的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電通過變壓器230輸送給光伏逆變器40或微電網(wǎng)的用戶；當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，輸送給光伏逆變器40，確保光伏電池30能繼續(xù)向用戶提供電力，減少了電網(wǎng)斷電對(duì)光伏發(fā)電帶來不利的影響。

儲(chǔ)能逆變器20工作在充電狀態(tài)時(shí)，三相全橋雙向換流器211和三相電抗器220組成BOOST升壓電路或類似BOOST升壓電路進(jìn)行工作(如圖5和圖6所示，箭頭表示電流流向)，把來自交流端的交流電轉(zhuǎn)化成直流電儲(chǔ)存在蓄電池10中。

控制器與三相全橋雙向換流器211的六個(gè)開關(guān)器件連接，控制器用于控制每個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件的互補(bǔ)導(dǎo)通；使第一開關(guān)器件S1、第三開關(guān)器件S3和第五開關(guān)器件S5在交流電頻率周期內(nèi)每隔120°輪流導(dǎo)通；使第二開關(guān)器件S2、第四開關(guān)器件S4和第六開關(guān)器件S6在交流電頻率周期內(nèi)每隔120°輪流導(dǎo)通；同一個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)器件不同時(shí)導(dǎo)通?？刂破鬟€用于在儲(chǔ)能逆變器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能逆變器輸出的電壓和電流，得到外部用電所需的功率，通過調(diào)節(jié)六個(gè)開關(guān)器件的占空比來調(diào)節(jié)儲(chǔ)能逆變器輸出的電流，使儲(chǔ)能逆變器輸出的電能滿足外部用電所需的功率；在儲(chǔ)能逆變器工作在充電狀態(tài)時(shí)，根據(jù)蓄電池的電壓和電流，通過調(diào)節(jié)六個(gè)開關(guān)器件的占空比來調(diào)節(jié)蓄電池的充電電流，以調(diào)節(jié)蓄電池的充電功率。

所述雙向換流模塊210還包括與控制器連接的檢測(cè)單元，檢測(cè)單元用于檢測(cè)儲(chǔ)能逆變器輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)、蓄電池的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并將其反饋給控制器。通過檢測(cè)單元對(duì)儲(chǔ)能逆變器20的直流端和交流端電壓電流的檢測(cè)，進(jìn)而由控制器控制三相全橋雙向換流器211進(jìn)行對(duì)應(yīng)的逆變或者整流，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制能量的雙向流動(dòng)，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能利用。

以上應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行闡述，只是用于幫助理解本實(shí)用新型，并不用以限制本實(shí)用新型。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。