CN102593863A - 具有内部辅助电源的逆变器及其采用的供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种逆变器的内部电路，更具体的是指一种光伏逆变器、储能逆变器内部的辅助电源供电电路以及采用这种供电电路的供电方法。一种具有内部辅助电源的逆变器，该逆变器具有电池设备以及一端与电池设备连接的逆变电路，该逆变电路另一端与电网直接连接，在电池设备与电网之间还设置有为所述电网或所述电池设备选择性对逆变电路进行供电的辅助电源供电电路。通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种具有内部辅助电源的逆变器，其能够为逆变器内部辅电提供冗余供电，并优先选择外部电网供电，同时可在低电压穿越交流侧电网及外部供电中断过程中，利用电池母线提供内部供电。并且本发明还提供了一种采用这种逆变器进行供电的方法。

Description

具有内部辅助电源的逆变器及其采用的供电方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器的内部电路，更具体的是指一种光伏逆变器、储能逆变器内部的辅助电源供电电路以及采用这种供电电路的供电方法。
背景技术
逆变器又称电源调整器，在逆变器尤其是在大功率光伏逆变器及储能逆变器应用中，逆变器的内部供电相当重要。
目前，受多种因素的影响，逆变器的内部供电主要采用交流侧电网供电或者外部供电的方法，而在低电压穿越过程中主要依靠外部供电。如果外部供电也出现中断，则逆变器必须停机。
也有一些技术中采用交流侧电网和直流母线冗余供电的方法。但是对于低电压穿越时逆变器内部开关或者断路器的控制主要还是采用外部供电，或者利用电容储能，或者逆变器内部开关和断路器的延时断开特性来实现，可靠性不高。
例如公开号为CN102035423就公开了一种“三相四线制三电平光伏并网逆变器及其控制方法”，其滤波电容对太阳能板输入的电压进行滤波，升压电路将输入电压升压为直流母线电压作为后级逆变电路的输入电压，三相四线逆变电路将母线电压逆变为三相电压，滤波电路对三相电压进行滤波后，输出到电网，控制器检测太阳能板的电压及输出电流、电网三相电压及三相四线逆变电路输出的三相电流，控制器101内部的升压变换器和逆变控制器分别生成升压电路和三相四线逆变电路的驱动脉冲，控制整个逆变器的工作。本发明在于多了一条中性线，构成三相四线制供电系统，该逆变器既可以接对称平衡三相负载，也可以接单相负载。在提高供电系统安全性的同时，也拓宽了光伏逆变器的应用领域。
发明内容
基于上述现有技术中的缺陷，本发明的发明目的在于提供一种具有内部辅助电源的逆变器，其能够为逆变器内部辅电提供冗余供电，并优先选择外部电网供电，同时可在低电压穿越交流侧电网及外部供电中断过程中，利用电池母线提供内部供电。
本发明的另一个发明目的在于提供一种采用这种逆变器进行供电的方法。
为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种具有内部辅助电源的逆变器，该逆变器具有电池设备以及一端与电池设备连接的逆变电路，该逆变电路另一端与电网直接连接，在电池设备与电网之间与逆变电路优选并联采用为所述电网或所述电池设备选择性对逆变电路进行供电的辅助电源供电电路，这样的电路设计能够最大程度保证逆变器内部供电的稳定性。
进一步地，所述的电网包括用于并网的第一市电电网以及第二市电电网，其中第一市电电网的电压等级大于第二市电电网，所述的第一市电电网与逆变电路联通，所述第一市电电网以及第二市电电网均直接或者间接通过取电隔离变压器与所述的辅助电源供电电路联通，采用电源隔离变压器是为了保证安全的电网电压输入。其中，第一市电电网例如为需要并网的市电电网，如10KV的区域电网或更高电压等级更大区域的电网，第二市电电网例如为用户电网，如220V的用户电网。
另外，为了保证所述第一市电电网以及第二市电电网只有一路供电，所述的辅助电源供电电路具有互锁选择开关，该互锁选择开关一端与所述第一电网以及第二市电电网连接并选择性地将所述第一市电电网或第二市电电网与所述的辅助电源供电电路导通。
更具体地，所述的互锁选择开关具有与所述第一电网连接的第一接触器以及与第二电网连接的第二接触器，所述第一接触器以及第二接触器之间选择性地择一导通，该结构将在说明书具体实施方式部分进行详细的说明，因此在这里就不再赘述。
所述的辅助电源供电电路还包括输出电路，所述的输出电路的输出端设置有防反二极管，所述防反二极管的两端分别通过直流取电电源板和交流取电电源板与所述的电池设备和电网连通，且所述的交流取电电源板的输出电压比所述直流取电电源板的输出电压高，保证在供电过程中优先选择交流电一端对逆变电路供电。
优选地，所述的输出电路具有至少两种不同电压等级的输出，该电压等级至少包括24V以及15V电压等级，实际上为了满足实际情况需要，可以设置足够多的不同电压等级的输出，比如电压等级为5V等等。
另外优选地，所述的电池设备为光伏电池，所述的逆变电路包括与所述光伏电池顺次连接的储能电容，逆变电路以及滤波电路，并且滤波电路与所述的电网连通，在所述的光伏电池与储能电容之间以及所述的滤波电路与电网之间还设置有开关，由于这种光伏逆变电路的具体结构是通用的结构，因此在这里就不再更具体的说明。
并且，所述的辅助电源供电电路还包括与光伏电池连通并向所述的逆变电路内的交直流侧开关线圈供电的直流取电辅助电路。
本发明还提供了一种逆变器的供电方法，该逆变器具有电池设备以及一端与电池设备连接的逆变电路，该逆变电路另一端与电网直接连接，在电池设备与电网之间还设置有为所述电网或所述电池设备选择性对逆变电路进行供电的辅助电源供电电路，其中，当所述的电网得电时，通过电网对所述的逆变电路内部供电；当电网断电时，则通过电池设备向所述的逆变电路内部供电。
在该供电方法的进一步优选的实施方式中，所述的电网包括用于并网的第一市电电网以及第二市电电网，其中第一市电电网的电压等级大于第二市电电网，所述的第一市电电网与逆变电路联通，所述第一市电电网以及第二市电电网均直接或者间接通过取电隔离变压器与所述的辅助电源供电电路联通，当所述的第一市电电网得电时，与所述第一市电电网连接的互锁选择开关的接触器导通的同时将与所述第二市电电网连接的互锁选择开关的接触器断开；反之，当所述的第二市电电网得电时，与所述第二市电电网连接的互锁选择开关的接触器导通的同时将与所述第一市电电网连接的互锁选择开关的接触器断开。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种具有内部辅助电源的逆变器，其能够为逆变器内部辅电提供冗余供电，并优先选择外部电网供电，同时可在低电压穿越交流侧电网及外部供电中断过程中，利用电池母线提供内部供电。并且本发明还提供了一种采用这种逆变器进行供电的方法。
附图说明
图1中显示了本发明逆变器的实施例的连接结构示意图；
图2中显示了互锁选择开关的连接结构示意图。
图中各标号组件代表的名称说明如下：
具体实施方式
本发明在于提供一种具有内部辅助电源的逆变器，其能够为逆变器内部辅电提供冗余供电，并优先选择外部电网供电，同时可在低电压穿越交流侧电网及外部供电中断过程中，利用电池母线提供内部供电。并且本发明还提供了一种采用这种逆变器进行供电的方法。下面结合附图详细描述本发明的实施方式。
图1中显示了本发明逆变器的实施例的连接结构示意图；在其中现实的具体实施例中该逆变器具有电池设备以及一端与电池设备连接的逆变电路，该逆变电路另一端与电网直接连接，在电池设备与电网之间与逆变电路优选并联采用为所述电网或所述电池设备选择性对逆变电路进行供电的辅助电源供电电路，这样的电路设计能够最大程度保证逆变器内部供电的稳定性。更具体地说，逆变器辅助电源电路由第一取电隔离变压器90，第二取电隔离变压器100，外部取电和内部取电互锁选择开关120，交流取电24V辅助电源板130，交流取电+/-15V辅助电源板140，直流取电24V辅助电源板170，直流取电+/-15V辅助电源板180，直流取电150V辅助电源板190，防反二极管150、160，风扇供电电源200等组成。
在本具体实施例中，所述的电池设备为光伏电池10；而所述的电网包括第一市电电网80(其为需要并网的市电电网，例如10KV的区域电网或更高电压等级更大区域的电网)以及第二市电电网110(其为用户电网，例如220V的用户电网)，所述的第一市电电网80与逆变电路联通，所述第一市电电网80以及第二市电电网110间接通过第一取电隔离变压器90和第二取电隔离变压器110与所述的辅助电源供电电路联通，采用电源隔离变压器是为了保证安全的电网电压输入。
另外，为了保证所述第一市电电网80以及第二市电电网110只有一路供电，所述的辅助电源供电电路具有互锁选择开关120，该互锁选择开关120一端与所述第一电网80以及第二市电电网110连接并选择性地将所述第一市电电网80或第二市电电网110与所述的辅助电源供电电路导通。
在本实施例中的辅助电源供电电路的输出电路具有两种不同电压等级的输出。为此，交流取电24V辅助电源板130和直流取电24V辅助电源板170，交流取电+/-15V辅助电源板140和直流取电+/-15V辅助电源板180，分别通过第一防反二极管150和第二防反二极管160将输出连接在一起，为逆变器提供内部供电；交流取电24V辅助电源板130和交流取电+/-15V辅助电源板140的输出电压设计上分别比直流取电24V辅助电源板170和直流取电+/-15V辅助电源板180略高，从而保障有外部供电或者交流侧供电时，逆变器内部辅助电源优先由外部或者交流侧供电，当低电压穿越时，又能由直流母线提供内部供电。
同时第一防反二极管150和第二防反二极管160可以分别集成在交流取电24V辅助电源板130和直流取电24V辅助电源板170，交流取电+/-15V辅助电源板140和直流取电+/-15V辅助电源板180的输出端口上，也可以放在下级取电单板前。
更具体地说，所述的逆变电路包括与所述光伏电池10顺次连接的储能电容30，逆变电路40以及滤波电路50，并且滤波电路50与所述的电网连通，在所述的光伏电池10与储能电容30之间以及所述的滤波电路与电网之间还设置有开关20，60，70，逆变电路内部的开关20，60，70的线圈供电由直流取电150V辅助电源板190供电，不受低电压穿越外部供电是否中断的影响。直流取电150V辅助电源板190的输出电压取决于开关的线圈，可以设计在满足线圈电压要求的范围内。
下面则结合本实施例说明采用上述逆变器的供电方法，当所述的电网的第一市电电网80与第二市电电网110得电时，通过与所述的互锁选择开关120保证只有一路市电电网对所述的逆变电路内部供电；当市电电网断电时，则通过光伏电池10向所述的逆变电路内部供电。
更具体地说，当所述的第一市电电网80得电时，与所述第一市电电网80连接的互锁选择开关120的接触器导通的同时将与所述第二市电电网110连接的互锁选择开关120的接触器断开；反之，当所述的第二市电电网110得电时，与所述第二市电电网110连接的互锁选择开关120的接触器导通的同时将与所述第一市电电网80连接的互锁选择开关的接触器断开。
必须说明的是，本发明的辅助供电电路要决定通过外部取电和内部取电互锁选择开关120选择外部或者内部取电的方式，也就是决定是由要并入的电网供电还是由外接的电网供电，为了避免外部供电与逆变器内部电网之间存在相位差异等问题，该开关必须选择互锁开关，保证任何时刻只有一路供电。第一取电隔离变压器90和第二取电隔离变压器100用于隔离电网与辅助电源取电，需要满足安全规范要求。风扇供电电源位于取电互锁选择开关120后端，采用交流供电。
图2中显示了互锁选择开关的连接结构示意图。这是与第一市电电网80和第二市电电网110连接的取电互锁装置120的示意图。第一市电电网80有电时，接触器KM1的线圈通过接触器KM2的常闭触头得电，接触器KM1闭合(导通)，逆变器辅助电源由第一市电电网80供给；第二市电电网110有电时，接触器KM2的线圈通过接触器KM1的常闭触头得电，接触器KM2闭合，逆变器辅助电源由第二市电电网110供给；如逆变器辅助电源由第一市电电网80供给，此时即使第二市电电网110有电，由于接触器KM1的常闭触头已经断开，接触器KM2的线圈并不能得电，所以接触器KM2不会闭合，同理，逆变器辅助电源由第二市电电网110供给，接触器KM1也不会闭合，这样就形成了第一市电电网80和第二市电电网110供电的自动互锁功能。
通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种具有内部辅助电源的逆变器，其能够为逆变器内部辅电提供冗余供电，并优先选择外部电网供电，同时可在低电压穿越交流侧电网及外部供电中断过程中，利用电池母线提供内部供电。并且本发明还提供了一种采用这种逆变器进行供电的方法。
本发明的保护范围不限于上述具体实施方式中说明的具体实施例，而是只要满足本发明权利要求中的技术特征的组合就落入了本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有内部辅助电源的逆变器，该逆变器具有电池设备以及一端与电池设备连接的逆变电路，该逆变电路另一端与电网直接连接，其特征在于，在电池设备与电网之间还设置有为所述电网或所述电池设备选择性对逆变电路进行供电的辅助电源供电电路。
2.根据权利要求1所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的电网包括用于并网的第一市电电网以及第二市电电网，其中第一市电电网的电压等级大于第二市电电网，所述的第一市电电网与逆变电路联通，所述第一市电电网以及第二市电电网均直接或者间接通过取电隔离变压器与所述的辅助电源供电电路联通。
3.根据权利要求2所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的辅助电源供电电路具有互锁选择开关，该互锁选择开关一端与所述第一市电电网以及第二市电电网连接并选择性地将所述第一市电电网或第二市电电网与所述的辅助电源供电电路导通。
4.根据权利要求3所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的互锁选择开关具有与所述第一市电电网连接的第一接触器以及与第二市电电网连接的第二接触器，所述第一接触器以及第二接触器之间选择性地择一导通。
5.根据权利要求3或4所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的辅助电源供电电路还包括输出电路，所述的输出电路的输出端设置有防反二极管，所述防反二极管的两端分别通过直流取电电源板和交流取电电源板与所述的电池设备和电网连通，且所述的交流取电电源板的输出电压比所述直流取电电源板的输出电压高。
6.根据权利要求5所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的输出电路具有至少两种不同电压等级的输出，该电压等级至少包括24V以及15V电压等级。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的电池设备为光伏电池，所述的逆变电路包括与所述光伏电池顺次连接的储能电容，逆变电路以及滤波电路，并且滤波电路与所述的电网连通，在所述的光伏电池与储能电容之间以及所述的滤波电路与电网之间还设置有至少一个开关。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的具有内部辅助电源的逆变器，其特征在于，所述的辅助电源供电电路还包括与光伏电池连通并向所述的逆变电路内的交直流侧开关线圈供电的直流取电辅助电路。
9.一种逆变器的供电方法，该逆变器具有电池设备以及一端与电池设备连接的逆变电路，该逆变电路另一端与电网直接连接，在电池设备与电网之间还设置有为所述电网或所述电池设备选择性对逆变电路进行供电的辅助电源供电电路，其中，当所述的电网得电时，通过电网对所述的逆变电路内部供电；当电网断电时，则通过电池设备向所述的逆变电路内部供电。
10.根据权利要求9所述的逆变器的供电方法，其特征在于，所述的电网包括用于并网的第一市电电网以及第二市电电网，其中第一市电电网的电压等级大于第二市电电网，所述的第一市电电网与逆变电路联通，所述第一市电电网以及第二市电电网均直接或者间接通过取电隔离变压器与所述的辅助电源供电电路联通，当所述的第一市电电网得电时，与所述第一市电电网连接的互锁选择开关的接触器导通的同时将与所述第二市电电网连接的互锁选择开关的接触器断开；反之，当所述的第二市电电网得电时，与所述第二市电电网连接的互锁选择开关的接触器导通的同时将与所述第一市电电网连接的互锁选择开关的接触器断开。
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