一種多向變流器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的多向變流器，開關(guān)單元一端連接在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線處，另一端與濾波單元共同連接在微電網(wǎng)交流母線處；微電網(wǎng)交流母線處經(jīng)濾波單元與AC-DC單元交流側(cè)連接；AC-DC單元直流側(cè)經(jīng)過直流母線與光伏DC-DC單元、儲能DC-DC單元連接；光伏DC-DC單元連接外部光伏陣列；儲能DC-DC單元連接外部儲能電池組；核心控制單元經(jīng)控制母線連接開關(guān)單元、AC-DC單元、儲能DC-DC單元、光伏DC-DC單元。該多向變流器在外部公共電網(wǎng)正常時，能并網(wǎng)在微電網(wǎng)交流母線上作為電流源使用；也可在外部公共電網(wǎng)發(fā)生故障時，獨立為微電網(wǎng)內(nèi)負載供電。
【專利說明】—種多向變流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種多向變流器，涉及智能微電網(wǎng)領(lǐng)域，特別是涉及以光伏發(fā)電作為主要電源的微電網(wǎng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負荷和監(jiān)控、保護裝置組成的系統(tǒng)。微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源可以是光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、沼氣發(fā)電等。其中光伏發(fā)電由于活動部件較少、無污染排放、無噪聲等優(yōu)點而大量應(yīng)用，并出現(xiàn)了許多以光伏發(fā)電為主要分布式電源的微電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0003]由于光伏發(fā)電受光照條件影響極大，容易波動，往往需要大電網(wǎng)或者儲能裝置緩沖，才能穩(wěn)定使用，市場上也出現(xiàn)了類似的逆變器產(chǎn)品，但是，目前市場上逆變器產(chǎn)品在實際應(yīng)用中存在著如下問題:1、帶儲能功能的光伏逆變器一般只適用于離網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，無法使用于微電網(wǎng)內(nèi)。2、可并網(wǎng)的儲能逆變器或光伏逆變器功能單一，沒有將儲能與光伏集成在一起的并網(wǎng)逆變器。3、較少針對微電網(wǎng)能量調(diào)節(jié)需求而開發(fā)的能量可控儲能逆變器。因此本實用新型提出了一種可兼顧光伏并網(wǎng)發(fā)電，儲能裝置管理，并可適應(yīng)微電網(wǎng)能量調(diào)節(jié)和孤島運行要求的多向變流器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上問題，本實用新型提供一種多向變流器，該多向變流器具有光伏并網(wǎng)、儲能管理、能量管理功能，在外部公共電網(wǎng)正常時，能夠并網(wǎng)在微電網(wǎng)交流母線上作為一個電流源使用，也可以在外部公共電網(wǎng)交流母線發(fā)生故障時，進入孤島運行狀態(tài)，獨立為微電網(wǎng)內(nèi)負載供電。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:由AC-DC單元、光伏DC-DC單元、儲能DC-DC單元、濾波單元、核心控制單元及開關(guān)單元共同組成了多向變流器。
[0006]如附圖1所示，虛線標(biāo)示范圍內(nèi)為多向變流器(13)。多向變流器(13)由AC-DC單元(5)、光伏DC-DC單元(8)、儲能DC-DC單元(7)、濾波單元(4)、核心控制單元(11)及開關(guān)單元(2)組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為開關(guān)單元(2) —端連接在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處，另一端與濾波單元(4)共同連接在微電網(wǎng)交流母線(3)處；微電網(wǎng)交流母線(3)處經(jīng)濾波單元
(4)與AC-DC單元(5)交流側(cè)連接；AC-DC單元(5)直流側(cè)經(jīng)過直流母線(6)與光伏DC-DC單元(8)、儲能DC-DC單元(7)連接；光伏DC-DC單元(8)連接外部光伏陣列；儲能DC-DC單元(7)連接外部儲能電池組；核心控制單元(11)經(jīng)控制母線(12)連接開關(guān)單元(2)、AC-DC單元(5)、儲能DC-DC單元(7)、光伏DC-DC單元(8)。
[0007]多向變流器內(nèi)AC-DC單元(5 )、光伏DC-DC單元(8 )、儲能DC-DC單元(7 )、濾波單元(4)、核心控制單元(11)及開關(guān)單元(2)數(shù)量均為I。
[0008]AC-DC單元(5 )、光伏DC-DC單元(8 )、儲能DC-DC單元(7 )通過共同直流母線(6 )連接；該直流母線(6)電壓值由核心控制單元(11)決定，儲能DC-DC單元(7)調(diào)整。[0009]本實用新型的特點在于，根據(jù)外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處電能質(zhì)量情況存在孤島運行和并網(wǎng)運行兩種情況。
[0010]在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處電能質(zhì)量達到預(yù)設(shè)要求時，本實用新型多向變流器處于并網(wǎng)運行狀態(tài)，核心控制單元(11)控制開關(guān)單元(2 )將外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線
(I)與微電網(wǎng)交流母線(3)連接，以外部公共電網(wǎng)為負載側(cè)母線基荷電源，AC-DC單元(5)以電流源的形式經(jīng)濾波單元(4)并網(wǎng)在微電網(wǎng)交流母線(3)上運行。
[0011 ] 多向變流器在并網(wǎng)運行狀態(tài)下，核心控制單元(11)根據(jù)預(yù)設(shè)程序可選擇采取以下幾種電能調(diào)配控制:
[0012]1、光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如多于微電網(wǎng)交流母線(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)，多余電能將通過儲能DC-DC單元(7)存入外部儲能電池組(9);如果外部儲能電池組(9)已經(jīng)存滿，多余的電能將經(jīng)過控制開關(guān)單元(2)送往外部公共電網(wǎng)(I);
[0013]2、光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如少于微電網(wǎng)交流母線(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能將部分由光伏DC-DC單元(8)提供，不足的部分由儲能DC-DC單元(7)從外部儲能電池組(9)調(diào)取電能，經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)。如果外部儲能電池組(9)可提供的電能也不足，將直接從外部公共電網(wǎng)(I)獲取電能。如果儲能電池組(9)存儲電能低于預(yù)設(shè)下限，則由外部公共電網(wǎng)(I)電能經(jīng)過開關(guān)單元(2)、濾波單元(4)，再由AC-DC單元(5)整流后經(jīng)直流母線(6)送到儲能DC-DC單元(7)存入外部儲能電池組(9)。
[0014]在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處電能質(zhì)量達不到預(yù)設(shè)要求時，本實用新型多向變流器處于孤島運行狀態(tài)，核心控制單元(11)控制開關(guān)單元(2)將外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)與微電網(wǎng)交流母線(3 )斷開，AC-DC單元(5 )以電壓源形式運行。
[0015]多向變流器在孤島運行狀態(tài)下，核心控制單元(11)根據(jù)預(yù)設(shè)程序可選擇采取以下幾種電能調(diào)配控制:
[0016]1、光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如多于微電網(wǎng)交流母線(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)，多余電能將通過儲能DC-DC單元(7)存入外部儲能電池組(9);如果外部儲能電池組(9)已經(jīng)存滿，光伏DC-DC單元(8)將停止工作，將外部光伏陣列(10)斷開；
[0017]2、光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如少于微電網(wǎng)交流母線(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能將部分由光伏DC-DC單元(8)提供，不足的部分由儲能DC-DC單元(7)從外部儲能電池組(9)調(diào)取電能，經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)。如果外部儲能電池組(9)可提供的電能也不足，AC-DC單元(5 )停止工作。當(dāng)外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)電能質(zhì)量恢復(fù)正?；驈耐獠抗夥嚵?10)獲取的電能經(jīng)多向變流器將外部儲能電池組(9)充電到預(yù)設(shè)額度，才允許AC-DC單元(5)重新投入運行；
[0018]使用本實用新型，將在外部公共電網(wǎng)電能質(zhì)量正常情況下盡可能多的利用光伏電能給微電網(wǎng)內(nèi)負載供電，又能在外部公共電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下孤島運行，維持負載運行 一定時間，減少外部公共電網(wǎng)故障給微電網(wǎng)內(nèi)負載造成影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明:
[0020]附圖1為本實用新型多向變流器的連接圖，其中:
[0021]I是外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線；
[0022]2是開關(guān)單元，受核心控制單元控制；
[0023]3是微電網(wǎng)交流母線；
[0024]4是濾波單元；
[0025]5是AC-DC單元，具有逆變和同步整流功能，可作為電壓源或電流源運行；
[0026]6是直流母線；
[0027]7是儲能DC-DC單元，可以實施給外部儲能電池組充放電，并負責(zé)維持直流母線電壓；
[0028]8是光伏DC-DC單元，負責(zé)將外部光伏陣列電能輸送到直流母線；
[0029]9是外部儲能電池組；
[0030]10是外部光伏陣列；
[0031]11是核心控制單元；
[0032]12是控制總線；
[0033]13是多向變流器。
【具體實施方式】
[0034]實施方案為將開關(guān)單元(2) —端連接在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處，另一端與濾波單元(4)共同連接在微電網(wǎng)交流母線(3)處；微電網(wǎng)交流母線(3)處經(jīng)濾波單元(4)與AC-DC單元(5)交流側(cè)連接；AC-DC單元(5)直流側(cè)經(jīng)過直流母線(6)與光伏DC-DC單元
(8)、儲能DC-DC單元(7)連接；光伏DC-DC單元(8)連接外部光伏陣列；儲能DC-DC單元
(7)連接外部儲能電池組；核心控制單元(11)經(jīng)控制母線(12)連接開關(guān)單元(2)、AC-DC單元(5)、儲能DC-DC單元(7)、光伏DC-DC單元(8)。
[0035]本實用新型工作原理為:
[0036]1、在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處電能質(zhì)量達到預(yù)設(shè)要求時，本實用新型多向變流器處于并網(wǎng)運行狀態(tài)，核心控制單元(11)控制開關(guān)單元(2)將外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)與微電網(wǎng)交流母線(3)連接，以外部公共電網(wǎng)為負載側(cè)母線基荷電源，AC-DC單元(5)以電流源的形式經(jīng)濾波單元(4)并網(wǎng)在微電網(wǎng)交流母線(3)上運行。
[0037]2、當(dāng)光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如多于微電網(wǎng)交流母線(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)，多余電能將通過儲能DC-DC單元(7)存入外部儲能電池組(9);如果外部儲能電池組(9)已經(jīng)存滿，多余的電能將經(jīng)過控制開關(guān)單元(2)送往外部公共電網(wǎng)(I)。
[0038]3、當(dāng)光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如少于微電網(wǎng)交流母線
(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能將部分由光伏DC-DC單元(8)提供，不足的部分由儲能DC-DC單元(7)從外部儲能電池組(9)調(diào)取電能，經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)。如果外部儲能電池組(9)可提供的電能也不足，將直接從外部公共電網(wǎng)(I)獲取電能。如果儲能電池組(9)存儲電能低于預(yù)設(shè)下限，則由外部公共電網(wǎng)(I)電能經(jīng)過開關(guān)單元(2)、濾波單元(4)，再由AC-DC單元(5)整流后經(jīng)直流母線(6)送到儲能DC-DC單元(7)存入外部儲能電池組(9)。
[0039]4、在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)處電能質(zhì)量達不到預(yù)設(shè)要求時，本實用新型多向變流器處于孤島運行狀態(tài)，核心控制單元(11)控制開關(guān)單元(2)將外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)與微電網(wǎng)交流母線(3 )斷開，AC-DC單元(5 )以電壓源形式運行。
[0040]5、當(dāng)光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如多于微電網(wǎng)交流母線
(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)，多余電能將通過儲能DC-DC單元(7)存入外部儲能電池組(9);如果外部儲能電池組(9)已經(jīng)存滿，光伏DC-DC單元(8)將停止工作，將外部光伏陣列(10)斷開。
[0041]6、當(dāng)光伏DC-DC單元(8)從外部光伏陣列(10)獲取的電能如少于微電網(wǎng)交流母線
(3)所接負載的用電需求，供負載使用的電能將部分由光伏DC-DC單元(8)提供，不足的部分由儲能DC-DC單元(7)從外部儲能電池組(9)調(diào)取電能，經(jīng)直流母線(6)送到AC-DC單元
(5)逆變后經(jīng)濾波單元(4)送到微電網(wǎng)交流母線(3)。如果外部儲能電池組(9)可提供的電能也不足，AC-DC單元(5 )停止工作。當(dāng)外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線(I)電能質(zhì)量恢復(fù)正?；驈耐獠抗夥嚵?10)獲取的電能經(jīng)多向變流器將外部儲能電池組(9)充電到預(yù)設(shè)額度，才允許AC-DC單元(5 )重新投入運行。
【權(quán)利要求】
1.一種多向變流器，由AC-DC單元、光伏DC-DC單元、儲能DC-DC單元、濾波單元、核心控制單元及開關(guān)單元組成，其特征是:開關(guān)單元一端連接在外部公共電網(wǎng)側(cè)交流母線處，另一端與濾波單元共同連接在微電網(wǎng)交流母線處；微電網(wǎng)交流母線處經(jīng)濾波單元與AC-DC單元交流側(cè)連接；AC-DC單元直流側(cè)經(jīng)過直流母線與光伏DC-DC單元、儲能DC-DC單元連接；光伏DC-DC單元連接外部光伏陣列；儲能DC-DC單元連接外部儲能電池組；核心控制單元經(jīng)控制母線連接開關(guān)單元、AC-DC單元、儲能DC-DC單元、光伏DC-DC單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向變流器，其特征是:所述多向變流器內(nèi)AC-DC單元、光伏DC-DC單元、儲能DC-DC單元、濾波單元、核心控制單元及開關(guān)單元數(shù)量均為I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多向變流器，其特征是:所述多向變流器內(nèi)AC-DC單元、光伏DC-DC單元、儲能DC-DC單元通過共同直流母線連接；該直流母線電壓值由核心控制單元決定，儲能DC-DC單元調(diào)整。
【文檔編號】H02J3/32GK203423488SQ201320478261
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】肖慧明, 曾鵬飛, 陳文鋒, 何強, 李未然, 王小可, 藍楊 申請人:珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司, 珠海興業(yè)新能源科技有限公司, 湖南興業(yè)綠色能源科技有限公司, 珠海興業(yè)節(jié)能科技有限公司