CN203660636U - 一种具有不间断电源功能的混合逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其包括变换器、双向变换器、母线、双向逆变器、控制器、第一路开关、第二路开关以及第三路开关；第一路开关、第二路开关以及第三路开关的一端相接，第一路开关、第二路开关以及第三路开关的另一端分别引出一个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口，第一端口和混合逆变器主体的交流输出连接，第二端口、第三端口分别用于和电网、负载连接；变换器一端接入新能源发电单元，另一端和母线连接，双向变换器一端接入储能单元，另一端和母线连接，双向逆变器一端连接母线，另一端和第一端口连接。电网和逆变器其中之一故障时，只需要一个开关动作即可，响应时间更快。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种逆变器，尤其涉及一种具有不间断电源功能的混合逆变器。
背景技术
传统的并网逆变器仅仅能够实现光伏功率并网，在电网故障断开时，只能停机，无法离网供电，更无法实现重要负荷的UPS(Uninterrupted Power Supply)不间断供电的需求。
目前，太阳能发电已经取得大规模的应用，太阳能发电在电网中的比重也日益提高。由于太阳能发电的间歇性和随机性，对电网造成一定的冲击。在太阳能大力发展的欧洲，已经开始限制太阳能并网的最大功率，而且随着太阳能发电成本的降低，光伏补贴价格也逐年下降。
因此带有蓄电池的混合逆变器成为太阳能逆变器发展趋势。
当光伏组件的发电功率大于限定功率时，将多余的电能存储在电池，待光伏组件功率下降时，电池再将存储的能量并入电网，最大限度地发挥光伏组件的发电能力。
如果光伏补贴价格下降到让用户觉得并网不合算甚至亏本，则可以将光伏组件发出的电能除了供负载使用外，其余电能全部存储在电池中，待夜间和阴雨天使用。
实用新型内容
本实用新型提出混合逆变器结构，在实现储能和并网功能的同时，可以提供单独的供电接口，实现重要负荷的不间断供电需求。
本实用新型提供了一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其包括变换器、双向变换器、母线、双向逆变器、控制器、第一路开关、第二路开关以及第三路开关；
第一路开关、第二路开关以及第三路开关的一端相接，第一路开关、第二路开关以及第三路开关的另一端分别引出一个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口，第一端口和混合逆变器主体的交流输出连接，第二端口、第三端口分别用于和电网、负载连接；
变换器一端接入新能源发电单元，另一端和母线连接，双向变换器一端接入储能单元，另一端和母线连接，双向逆变器一端连接母线，另一端和第一端口连接；
控制器检测并控制变换器、双向变换器、双向逆变器、母线、第一路开关、第二路开关以及第三路开关；
控制器通过控制变换器接纳新能源发电单元的电力输入，通过控制双向变换器控制储能单元的充、放电和保护，通过控制双向逆变器控制交流电力的输出和输入，并维持母线功率平衡。
作为本实用新型的进一步改进，第一路开关是由单个或多个开关串并联组合而成。
作为本实用新型的进一步改进，第二路开关是由单个或多个开关串并联组合而成。
作为本实用新型的进一步改进，第三路开关是由单个或多个开关串并联组合而成。
作为本实用新型的进一步改进，第一路开关、第二路开关以及第三路开关为机械开关或为可控的电力电子器件。
作为本实用新型的进一步改进，第一路开关、第二路开关以及第三路开关全部内置在混合逆变器内部，或放置在混合逆变器外部独立成套，或部分在混合逆变器内部，部分在混合逆变器外部。
作为本实用新型的进一步改进，家用的混合逆变器中，重要的负荷接在第三端口。
作为本实用新型的进一步改进，混合逆变器的母线作为一个单独的部分，和变换器、双向变换器、双向逆变器连接。
作为本实用新型的进一步改进，母线分散到变换器、双向变换器、双向逆变器中的一个或一个以上，使得变换器、双向变换器、双向逆变器原先和母线连接的端口直接相连。母线也可以独立存在。
作为本实用新型的进一步改进，还包括第四路开关和发电机，第四路开关的一端与第一路开关、第二路开关以及第三路开关相连接的一端连接，另一端与发电机连接，控制器检测并控制发电机及第四路开关。
本实用新型的有益效果是：
当电网或混合逆变器中一个故障时，重要负荷仍然可以供电，实现不间断供电。
家用的混合逆变器中，可让一些重要的负荷，如照明、电脑等接在N3口，则电网故障或逆变器故障时，可以实现不间断供电。本实用新型，电网和逆变器其中之一故障时，只需要一个开关动作即可，响应时间更快。
附图说明
图1是本实用新型一种具有不间断电源功能的混合逆变器的应用示意图。
图2是本实用新型一种具有不间断电源功能的混合逆变器的另一应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
具体实施方式1：
本实用新型在并网逆变器中引入储能单元、双向变换器、双向逆变器和一个由K1、K2、K3组成的开关网络和对应的控制器，该控制器可以控制开关K1、K2、K3和混合逆变器的各个单元，如图3所示。
控制器通过控制各个变换器，控制光伏能量的输入、储能单元的充、放电、电网能量的输入与输出、维持母线平衡和跟踪负载功率变化。并检测图中变换器、双向变换器、双向逆变器的状态，以及电网的电压和电流(开关K和电网之间)，判断电网和逆变器是否正常。
当控制器判断电网正常、逆变器正常时，控制器通过控制信号(如继电器干接点信号)，让K1、K2、K3都闭合，这样混合逆变器和电网通过K1、K2交换电能，负载通过K3由电网或是逆变器供电；
当控制器判断电网故障，逆变器正常时，控制器通过控制信号让K2迅速断开，将电网与逆变器、负载隔离，同时K1、K3闭合，负载通过K1、K3逆变器实现不间断供电；
当控制器判断电网正常，逆变器异常时，控制器通过控制信号让K1迅速断开，将逆变器与电网、负载隔离，同时K2、K3闭合，负载由K2、K3实现不间断供电；
如果逆变器和控制器故障，由于K2、K3接的是常闭触点，而K1为常开触点，K2、K3自动闭合，K1自动断开，隔离故障逆变器，负载由K2、K3实现不间断供电。
在本实用新型提供的方案中，电网和逆变器其中之一故障时，只需要一个开关动作即可，响应时间更快。
具体实施方式2：
本实用新型在并网逆变器中引入储能单元、双向变换器、双向逆变器和一个由K1、K2、K3和K4组成的开关网络和对应的控制器，以及发电机。控制器可以控制开关K1、K2、K3、K4和混合逆变器的各个单元，以及发电机的启停，如图2所示。
控制器通过控制各个变换器，控制光伏能量的输入、储能单元的充、放电、电网能量的输入与输出、维持母线平衡和跟踪负载功率变化。并检测图中变换器、双向变换器、双向逆变器的状态，以及电网的电压和电流(开关K和电网之间)，判断电网和逆变器是否正常。
当控制器判断电网正常、逆变器正常时，控制器通过控制信号(如继电器干接点信号)，让K1、K2、K3闭合、K4断开，这样混合逆变器和电网通过K1、K2交换电能，负载通过K2、K1由电网或是逆变器供电；
当控制器判断电网故障，逆变器正常时，控制器通过控制信号让K2迅速断开(毫秒级)，将电网与逆变器、负载隔离，同时让K1、K3闭合、K4断开，负载通过K1、K3由逆变器实现不间断供电。如果电网长时间故障，电池容量不足时，控制器启动发电机，并让K4闭合，则发电可以向负载供电的同时，向电池充电，实现负载的长时间不间断供电。
当控制器判断电网正常，逆变器异常时，控制器通过控制信号让K1迅速断开，将逆变器与电网、负载隔离，同时K2、K3闭合、K4断开，负载通过K2、K3由电网实现不间断供电；
如果逆变器和控制器故障，如果K2、K3接的是继电器的常闭触点，而K1、K4为继电器常开触点，则K2、K3自动闭合，K1、K4自动断开，隔离故障逆变器，负载由K2、K3实现不间断供电。
因为K1、K2、K3、K4均为电力电子开关或是继电器等机械开关，动作时间为毫秒级别，可以满足负载不间断供电的需求。
因此，只要逆变器和电网有一路电源正常，都可为负载供电，而不需要手动切换。即使在控制器失效(即逆变器故障)时，也可以实现负载的不间断供电。当电网长时间故障，电池电量不足时，可接入发电机，实现负载的长时间供电。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：其包括变换器、双向变换器、母线、双向逆变器、控制器、第一路开关、第二路开关以及第三路开关；
第一路开关、第二路开关以及第三路开关的一端相接，第一路开关、第二路开关以及第三路开关的另一端分别引出一个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口，第一端口和混合逆变器主体的交流输出连接，第二端口、第三端口分别用于和电网、负载连接；
变换器一端接入新能源发电单元，另一端和母线连接，双向变换器一端接入储能单元，另一端和母线连接，双向逆变器一端连接母线，另一端和第一端口连接；
控制器检测并控制变换器、双向变换器、双向逆变器、母线、第一路开关、第二路开关以及第三路开关；
控制器通过控制变换器接纳新能源发电单元的电力输入，通过控制双向变换器控制储能单元的充、放电和保护，通过控制双向逆变器控制交流电力的输出和输入，并维持母线功率平衡。
2.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：第一路开关是由单个或多个开关串并联组合而成。
3.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：第二路开关是由单个或多个开关串并联组合而成。
4.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：第三路开关是由单个或多个开关串并联组合而成。
5.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：第一路开关、第二路开关以及第三路开关为机械开关或为可控的电力电子器件。
6.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：第一路开关、第二路开关以及第三路开关全部内置在混合逆变器内部，或放置在混合逆变器外部独立成套，或部分在混合逆变器内部，部分在混合逆变器外部。
7.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：家用的混合逆变器中，重要的负荷接在第三端口。
8.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：混合逆变器的母线作为一个单独的部分，和变换器、双向变换器、双向逆变器连接。
9.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：母线分散到变换器、双向变换器、双向逆变器中的一个或一个以上，使得变换器、双向变换器、双向逆变器原先和母线连接的端口直接相连。
10.根据权利要求1所述的一种具有不间断电源功能的混合逆变器，其特征在于：还包括第四路开关和发电机，第四路开关的一端与第一路开关、第二路开关以及第三路开关相连接的一端连接，另一端与发电机连接，控制器检测并控制发电机及第四路开关。
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