CN103414187A - 高频兆瓦级双向变流器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种高频兆瓦级双向变流器，包括交流滤波器、隔离变压器、交流辅助接触器、缓冲电阻软启动系统、LC滤波储能器、三相全桥IGBT主功率交流电路、直流滤波器和直流软启动系统。采用本发明，能有效调控智能电网中的电力资源，消除昼夜间峰谷差，有效降低输出波形畸变率，平滑负荷，保障电网安全，同时还能使与之连接的电气设备能保持连续运行的状态，避免电网失电损害设备造成用户的巨大经济损失的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种双向变流器，尤其涉及一种高频兆瓦级双向变流器。
背景技术
现有的双向变流器的功率普遍都较小，无法做到兆瓦级，只能带动小型的用电负荷，对于大型的厂区用电负荷的储能来说，只能通过将多台逆变器并联，才能提升功率，但是难以保证多台逆变器输出的一致性。对于大功率负载，因瞬间电流过大出现损坏设备的现象时有发生。同时此种双向变流器不具备并网运行与孤岛运行之间进行切换的模式，即在交流侧电网故障时，双向变流器将失电，不具备EPS应急功能，容易导致精密设备损坏，给用户带来巨大的经济损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种高频兆瓦级双向变流器，能有效调控智能电网中的电力资源，消除昼夜间峰谷差，有效降低输出波形畸变率，平滑负荷，保障电网安全，同时还能使与之连接的电气设备能保持连续运行的状态，避免电网失电损害设备造成用户的巨大经济损失的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高频兆瓦级双向变流器，包括交流滤波器、隔离变压器、交流辅助接触器、缓冲电阻软启动系统、LC滤波储能器、三相全桥IGBT主功率交流电路、直流滤波器和直流软启动系统；所述交流滤波器与所述隔离变压器的一次侧连接；所述交流辅助接触器与缓冲电阻软启动系统并联后，与所述隔离变压器的二次侧连接；所述交流辅助接触器的输出端与所述LC滤波储能器连接：所述LC滤波储能器经过二次滤波后接入所述三相全桥IBGT主功率交流电路，输出直流端接入所述直流滤波器；所述直流滤波器的输出端与所述直流软启动系统连接。
对于上述技术方案的改进，所述三相全桥IGBT主动率交流电路包括控制模块、保护模块、驱动模块、信号转换模块和电源模块；所述电源模块与所述控制模块、保护模块、驱动模块和信号转换模块分别连接，用于提供各模块的电力来源；所述保护模块和驱动模块分别与所述信号转换模块连接，所述信号转换模块与所述控制模块连接；所述保护模块和驱动模块用于采集各路模拟量，然后通过信号转换模块将采集的模拟信号转化成数字信号输入所述控制模块；所述控制模块通过DSP运算后的输出信号再一次通过信号转换模块接入保护模块和驱动模块。
对于上述技术方案的进一步改进，所述控制模块采用的是美国TI公司的DSP芯片；所述保护模块、驱动模块和信号转换模块的机芯采用的是德国西门康的芯片。
对于上述技术方案的进一步改进，所述隔离变压器包括并网输出模块。
对于上述技术方案的进一步改进，所述隔离变压器为反激电源隔离变压器。
对于上述技术方案的进一步改进，所述交流滤波器采用SPWM脉宽调制技术。
对于上述技术方案的进一步改进，所述高频兆瓦级双向变流器还设有通讯接口。
对于上述技术方案的进一步改进，所述通讯接口包括CAN通讯接口、以太网通讯接口和RS485通讯接口。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
（1）有效的调控电网中的电力资源，消除昼夜间的峰谷差；
（2）有效的电网的输出波形畸变率，使得负荷平滑，从而保证电网的安全；
（3）有效的使得电气设备能保持连续运行状态，避免因电网失电造成损害电器设备的问题，从而也就不会给用户造成巨大的经济损失。
附图说明
图1是本发明所述的高频兆瓦级双向变流器在实施例中的结构框图；
图2是本发明所述的高频兆瓦级双向变流器在实施例中的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明所述的高频兆瓦级双向变流器，包括交流滤波器1、隔离变压器2、交流辅助接触器3、缓冲电阻软启动系统4、LC滤波储能器5、三相全桥IGBT主功率交流电路6、直流滤波器7和直流软启动系统8。如图2所示，三相交流电通过断路器接入所述交流滤波器1，所述交流滤波器1与所述隔离变器2的一次侧连接；所述交流辅助接触器3与缓冲电阻软启动系统4并联后，与所述隔离变压器2的二次侧连接；所述交流辅助接触器3的输出端与所述LC滤波储能器5连接：所述LC滤波储能器5经过二次滤波后接入所述三相全桥IBGT主功率交流电路6，输出直流端接入所述直流滤波器7；所述直流滤波器7的输出端与所述直流软启动系统8连接，所述直流软启动系统8的输出端则连接蓄电池。
其中所述交流滤波器1采用了SPWM脉宽调制技术，实现了三相电压的全控交流，逆变后将所述LC滤波储能器5后，输出正弦波，功率因素接近1；所述隔离变压器2包括并网输出模块21，采用的是反激电源隔离变压器，安全可靠，并且还降低了隔离变压器的损耗；所述LC储能滤波器5滤波效果彻底，从而大大提高了电网电能的质量；所述三相全桥IGBT主动率交流电路6负责将直流电逆变成三相输出的交流电，包括控制模块61、保护模块62、驱动模块63、信号转换模块64和电源模块65，所述控制模块61采用的是美国TI公司生产的32位专用DSP芯片；所述保护模块62、驱动模块63、信号转换模块64都是德国西门康生产的，可靠性极高。
本发明所述的高频兆瓦级双向变流器，设置有通讯接口9，可以是CAN通讯接口91，也可以是以太网通讯接口92，还可以是RS485通讯接口93，即采用了开放式的IEC61850通讯规约，从而为上位机进行监控、远程数据采集和监视提供了保障。
本发明所述高频兆瓦级双向变流器，属于一种数字锁相闭环相位控制系统，相位和频率自动与电网跟踪一致，电流谐波含量低，对电网无污染，无冲击，同时实现逆变并网均流闭环控制，即自主均流控制，可控可调，具有全方位的自我检测和保护功能以及完善的驱动保护方案，在出现系统故障时能立即停止并网运行，具有EPS应急功能，保证系统的绝对安全。整个系统的电路结构紧凑，最大效率达高达96%以上，并实现了并网/独立双工作模式，从而才使得交流侧电网故障时，该系统可由并网运行切换至孤岛运行模式，切换时间不超过8ms，在微网中起到应急供电作用，并在电网故障消除后自动并网，从而使得设备能保持持续运行，避免电网失电损害设备，也就避免了用户的经济损失。同时，应用与电网削峰填谷，即在谷电价时储能，峰电价时放电的运行模式，从而减少了峰谷差，提高了电网质量。另外，本发明所述的高频兆瓦级双向变流器，能够支持国歌兆瓦级的高频兆瓦级双向变流器任意组合，组成更大容量的微网系统。
本发明所述的高频兆瓦级双向变流器，能够对电网电能质量进行优化控制，还可应用于电网的调峰调频、智能电网的后备电源、调节新型能源发电的延续性和稳定性。实际使用过程中，主要应用于微网分布式电源储能电站、大型储能电站、新能源一体化电站的储能环节中。
以上所描述的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
包括交流滤波器、隔离变压器、交流辅助接触器、缓冲电阻软启动系统、LC滤波储能器、三相全桥IGBT主功率交流电路、直流滤波器和直流软启动系统；
所述交流滤波器与所述隔离变压器的一次侧连接；
所述交流辅助接触器与缓冲电阻软启动系统并联后，与所述隔离变压器的二次侧连接；
所述交流辅助接触器的输出端与所述LC滤波储能器连接：
所述LC滤波储能器经过二次滤波后接入所述三相全桥IBGT主功率交流电路，输出直流端接入所述直流滤波器；
所述直流滤波器的输出端与所述直流软启动系统连接。
2.根据权利要求1所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
所述三相全桥IGBT主动率交流电路包括控制模块、保护模块、驱动模块、信号转换模块和电源模块；
所述电源模块与所述控制模块、保护模块、驱动模块和信号转换模块分别连接，用于提供各模块的电力来源；
所述保护模块和驱动模块分别与所述信号转换模块连接，所述信号转换模块与所述控制模块连接；
所述保护模块和驱动模块用于采集各路模拟量，然后通过信号转换模块将采集的模拟信号转化成数字信号输入所述控制模块；
所述控制模块通过DSP运算后的输出信号再一次通过信号转换模块接入保护模块和驱动模块。
3.根据权利要求2所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
所述控制模块采用的是美国TI公司的DSP芯片；
所述保护模块、驱动模块和信号转换模块的机芯采用的是德国西门康的芯片。
4.根据权利要求1所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
所述隔离变压器包括并网输出模块。
5.根据权利要求4所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
所述隔离变压器为反激电源隔离变压器。
6.根据权利要求1所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
所述交流滤波器采用SPWM脉宽调制技术。
7.根据权利要求1所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
还设有通讯接口。
8.根据权利要求7所述的高频兆瓦级双向变流器，其特征在于：
所述通讯接口包括CAN通讯接口、以太网通讯接口和RS485通讯接口。
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