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】本實用新型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、負載連接；變換器一端接入新能源發電單元，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]本實用新型涉及一種逆變器，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]傳統的并網逆變器僅僅能夠實現光伏功率并網，在電網故障斷開時，只能停機，無法離網供電，更無法實現重要負荷的UPS (Uninterrupted Power Supply)不間斷供電的需求。
[0003]目前，太陽能發電已經取得大規模的應用，太陽能發電在電網中的比重也日益提高。由于太陽能發電的間歇性和隨機性，對電網造成一定的沖擊。在太陽能大力發展的歐洲，已經開始限制太陽能并網的最大功率，而且隨著太陽能發電成本的降低，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展趨勢。
[0005]當光伏組件的發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，最大限度地發揮光伏組件的發電能力。
[0006]如果光伏補貼價格下降到讓用戶覺得并網不合算甚至虧本，則可以將光伏組件發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。
實用新型內容
[0007]本實用新型提出混合逆變器結構，在實現儲能和并網功能的同時，可以提供單獨的供電接口，實現重要負荷的不間斷供電需求。
[0008]本實用新型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、負載連接；
[0010]變換器一端接入新能源發電單元，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]作為本實用新型的進一步改進，第一路開關是由單個或多個開關串并聯組合而成。
[0014]作為本實用新型的進一步改進，第二路開關是由單個或多個開關串并聯組合而成。[0015]作為本實用新型的進一步改進，第三路開關是由單個或多個開關串并聯組合而成。
[0016]作為本實用新型的進一步改進，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。
[0017]作為本實用新型的進一步改進，第一路開關、第二路開關以及第三路開關全部內置在混合逆變器內部，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部，部分在混合逆變器外部。
[0018]作為本實用新型的進一步改進，家用的混合逆變器中，重要的負荷接在第三端口。
[0019]作為本實用新型的進一步改進，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。
[0020]作為本實用新型的進一步改進，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。
[0021]作為本實用新型的進一步改進，還包括第四路開關和發電機，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，另一端與發電機連接，控制器檢測并控制發電機及第四路開關。
[0022]本實用新型的有益效果是:
[0023]當電網或混合逆變器中一個故障時，重要負荷仍然可以供電，實現不間斷供電。
[0024]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，則電網故障或逆變器故障時，可以實現不間斷供電。本實用新型，電網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】
[0025]圖1是本實用新型一種具有不間斷電源功能的混合逆變器的應用示意圖。
[0026]圖2是本實用新型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】
[0027]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0028]【具體實施方式】1:
[0029]本實用新型在并網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。
[0030]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，以及電網的電壓和電流(開關K和電網之間)，判斷電網和逆變器是否正
堂
巾O
[0031]當控制器判斷電網正常、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都閉合，這樣混合逆變器和電網通過Κ1、Κ2交換電能，負載通過Κ3由電網或是逆變器供電；[0032]當控制器判斷電網故障，逆變器正常時，控制器通過控制信號讓K2迅速斷開，將電網與逆變器、負載隔離，同時Κ1、Κ3閉合，負載通過Κ1、Κ3逆變器實現不間斷供電；
[0033]當控制器判斷電網正常，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、負載隔離，同時Κ2、Κ3閉合，負載由Κ2、Κ3實現不間斷供電；
[0034]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實現不間斷供電。
[0035]在本實用新型提供的方案中，電網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。
[0036]【具體實施方式】2:
[0037]本實用新型在并網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組成的開關網絡和對應的控制器，以及發電機。控制器可以控制開關Κ1、Κ2、Κ3、Κ4和混合逆變器的各個單元，以及發電機的啟停，如圖2所示。
[0038]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，以及電網的電壓和電流(開關K和電網之間)，判斷電網和逆變器是否正
堂
巾O
[0039]當控制器判斷電網正常、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通過Κ1、Κ2交換電能，負載通過Κ2、Κ1由電網或是逆變器供電；
[0040]當控制器判斷電網故障，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由逆變器實現不間斷供電。如果電網長時間故障，電池容量不足時，控制器啟動發電機，并讓Κ4閉合，則發電可以向負載供電的同時，向電池充電，實現負載的長時間不間斷供電。
[0041]當控制器判斷電網正常，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、負載隔離，同時Κ2、Κ3閉合、Κ4斷開，負載通過Κ2、Κ3由電網實現不間斷供電；
[0042]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實現不間斷供電。
[0043]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。
[0044]因此，只要逆變器和電網有一路電源正常，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，也可以實現負載的不間斷供電。當電網長時間故障，電池電量不足時，可接入發電機，實現負載的長時間供電。
[0045]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【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、負載連接； 變換器一端接入新能源發電單元，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。
2.根據權利要求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組合而成。
3.根據權利要求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組合而成。
4.根據權利要求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組合而成。
5.根據權利要求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置在混合逆變器內部，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部，部分在混合逆變器外部。
7.根據權利要求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，另一端與發電機連接，控制器檢測并控制發電機及第四路開關。
【文檔編號】H02J9/04GK203660636SQ201320794559
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】劉程宇, 溫志偉, 許小虎 申請人:深圳科士達新能源有限公司