CN103124135A - 新能源发电变流器控制电源及包括该控制电源的变流器 - Google Patents

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胡荣强
童亦斌
刘京斗
周飞
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects

Abstract

本发明公开了一种新能源发电变流器控制电源及包括该控制电源的变流器，所述的控制电源包括电源输入单元、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块、不隔离逆变模块和电源输出单元；电源输入单元、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块和电源输出单元依次连接；不隔离逆变模块包括整流电路A和逆变电路，两电路串联并分别连接到具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块中。本发明克服了现有光伏、风力发电及蓄电池储能等新能源发电变流器控制电源存在的问题，或能满足要求但控制电源方案本身复杂或使用寿命不足的缺陷，并同时具有两种功能模式。

Description

新能源发电变流器控制电源及包括该控制电源的变流器
技术领域
本发明涉及一种新能源发电变流器控制电源及包括该控制电源的变流器。
背景技术
在风力发电、光伏发电系统中，并网变流器是其中关键部件之一。为控制需要，变流器控制电源包括交流电源，供给风机、接触器等，同时应具有低压直流电源，供控制电路板及芯片使用。传统变流器控制电源通常直接从电网取电，直接接通需要交流电源的部件使用，同时通过AC/DC变换模块，转换后得到所需的直流电源。然而，大功率光伏发电，风力发电及蓄电池储能等新能源发电变流器必须具备低电压穿越功能，即当电网短期内出现极低的电压时，变流器必须正常工作，传统的变流器控制电源方案不再适用。
结合图1所示，为解决现有技术问题，变流器厂家通常采用串联在线式UPS的方案，以确保控制电源持续供电。然而，这种方案必须使用蓄电池，由于蓄电池本身的一些特殊性，如工作温度不能低于0℃，循环使用寿命问题等，并不能满足光伏、风力发电变流器20年或更长设计寿命需求。
也有厂家使用超级电容取代蓄电池的方案，然而，超级电容能量密度方面较差，使得变流器控制电源尺寸增大，同时由于超级电容并没有很好的解决串联均压问题，必须采取额外的均压措施，使系统设计十分复杂。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新能源发电变流器控制电源；该变流器控制电源克服了现有光伏、风力发电及蓄电池储能等新能源发电变流器控制电源存在的问题，或能满足要求但控制电源方案本身复杂或使用寿命不足的缺陷；同时本发明通过手动操作转换模块可兼容现有控制电源的设计方案，具有两种功能模式。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种包括该控制电源的变流器；该变流器控制电源直接从新能源输入电源取电，采用不隔离逆变桥电路，简化了能量传输途径，从而降低了变流器损耗；从新能源输入电源取电，不再受普通电网输入电源的影响，非常适合新能源变流器的使用；该变流器控制电源设计了操作转换模块，可兼容原有变流器控制电源技术方案，使用非常灵活。
为解决上述第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种利用新能源发电的变流器控制电源，所述变流器控制电源包括电源输入单元、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块、不隔离逆变模块和电源输出单元；
所述的电源输入单元、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块和电源输出单元依次连接；
所述不隔离逆变模块包括整流电路A和逆变电路，两电路串联并分别连接到具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块中。其中整流电路A可为两相整流电路，逆变电路采用两相全桥逆变电路。整流电路A和逆变电路均采用隔离方式，可使系统（即控制电源以及包括该控制电源变流器）效率大幅度提高。
进一步的，所述的电源输入单元包括普通电网输入电源和新能源输入电源；普通电网输入电源、新能源输入电源分别与所述具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块连接；
当选择普通电网输入电源时，可使其直接输出，并兼容现有电路设计方案；
当选择新能源输入电源时，电源通过不隔离逆变模块转换成交流电源，并通过操纵转换模块转换后输出，供系统（即控制电源以及包括该控制电源变流器）使用。
本发明所述的操作转换模块连接电源输入单元、不隔离逆变模块以及电源输出单元，实现各种转换功能。操作转换模块采用手动开关，具有直接电网电源输出模式和新能源输出模式。电网电源输出模式是把普通电网输入电源直接连接到交流输出电源上，等同于现有常用控制电源拓扑结构。新能源输出模式是把新能源输入电源通过连接到不隔离逆变模块部分，不隔离逆变模块的交流输出通过操纵转换模块连接到交流输出电源上。
所述电源输出单元包括交流输出电源连接端子和通过整流电路B后包括至少一路反激电源电路的直流输出电源连接端子。
交流输出电源通过一整流电路B后，将交流输出电压转化成直流电源，并连接到直流输出电源上。
所述的直流输出电源，包括至少一路反激电源电路，将整流电路B提供的直流电能转换成需要的低压直流电能，同时实现电气隔离。
进一步的，所述的新能源输入电源为光伏电能、风力发电发出的电能、蓄电池电能、潮汐能、波浪能、海流能和/或海水温差能。
为解决上述第二个技术问题，本发明还构造一种变流器，该变流器包括上述变流器控制电源。
进一步的，所述的变流器为光伏发电变流器、风力发电变流器或蓄电池储能变流器。
本发明的技术方案，通过手动开关实现兼容原有的变流器控制电源设计方式，同时充分结合新能源发电的特点，直接从新能源本身取电，转换成不隔离的交流电源后输出。逆变电路采用不隔离电源电路，是充分利用了变流器内部该电源已经与主电路实现电气隔离的特点，实现了控制电源的高效利用，同时不用配备蓄电池或超级电容等器件，结构极大简化，满足新能源发电的需求。
附图说明
图1为现有变流器控制电源常用逻辑电路。
图2为本发明变流器控制电源实施逻辑拓扑图。
图3为本发明中普通电网输入电源的接入示意图。
图4为本发明中新能源输入电源的接入示意图。
图5为本发明中操纵转换模块的实施逻辑拓扑图。
图6为本发明中不隔离逆变模块实施逻辑拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
实施例1：
如图2所示，一种新能源发电变流器控制电源，所述变流器控制电源包括电源输入单元10、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块300、不隔离逆变模块400和电源输出单元20；
所述的电源输入单元10、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块300和电源输出单元20依次连接；
所述不隔离逆变模块400包括整流电路A410和逆变电路420，两电路410、420串联并分别连接到具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块300中。
所述的电源输入单元10包括普通电网输入电源100和新能源输入电源200；普通电网输入电源100、新能源输入电源200分别与所述具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块300连接；
所述电源输出单元20包括交流输出电源500连接端子和通过整流电路B600后包括两路反激电源电路710、720的直流输出电源700连接端子。
所述的新能源输入电源200为光伏电能、风力发电发出的电能、蓄电池电能、潮汐能、波浪能、海流能和/或海水温差能。
如图3所示，普通电网输入电源100电压分成Lin和Nin接入。
如图4所示，新能源输入电源200电压分成O1和P1接入。
如图5所示的操纵转换模块的实施逻辑拓扑图，由4P的微网断路器及联动的两个常闭触点构成，各触点电路连接如图5所示；微型断路器断开情况下，4P的主触点断开，新能源输入电源电压O1和P1未连接到电源电路中，普通电网输入电源电压通过两个常闭触点接入，并连接到交流侧；当微型断路器闭合时，两个常闭触点断开，普通电网输入电源电压未连接到电源电路中，新能源输入电源电压通过微型断路器的2个主触点接入，连接到不隔离逆变模块上，不隔离逆变模块整流然后逆变输出的电压通过微型断路器另外2个主触点连接到交流输出端口上。
如图6所示，新能源输入电源电压经两相不控整流桥后由直流电容滤波，得到的直流电压通过单相逆变桥输出，并由LC滤波电路滤波后得到交流输出电源；交流输出电源通过整流电路，再通过反激电源电路后得到直流电压。
实施例2：
本发明还构造一种变流器，包括上所述的控制电源，该变流器可以是光伏变流器，风力发电变流或电池储能变流器。
本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。
综上所述，本发明所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本发明的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本发明的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新能源发电变流器控制电源，其特征在于：所述变流器控制电源包括电源输入单元、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块、不隔离逆变模块和电源输出单元；
所述的电源输入单元、具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块和电源输出单元依次连接；
所述不隔离逆变模块包括整流电路A和逆变电路，两电路串联并分别连接到具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块中。
2.根据权利要求1所述的新能源发电变流器控制电源，其特征在于：所述的电源输入单元包括普通电网输入电源和新能源输入电源；普通电网输入电源、新能源输入电源分别与所述具有对输入电源进行选择切换的操作转换模块连接；
所述电源输出单元包括交流输出电源连接端子和通过整流电路B后包括至少一路反激电源电路的直流输出电源连接端子。
3.根据权利要求2所述的新能源发电变流器控制电源，其特征在于：所述的新能源输入电源为光伏电能、风力发电发出的电能、蓄电池电能、潮汐能、波浪能、海流能和/或海水温差能。
4.一种变流器，其特征在于：所述变流器包括如权利要求1-3任一项所述的控制电源。
5.根据权利要求4所述的变流器，其特征在于：所述的变流器为光伏发电变流器、风力发电变流器或蓄电池储能变流器。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201821124U (zh) * 2010-08-03 2011-05-04 上海兆能电力电子技术有限公司 一种光伏发电接入设备
CN102088190A (zh) * 2009-12-03 2011-06-08 三星Sdi株式会社 并网电力存储系统和控制并网电力存储系统的方法

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