CN106505903A - 一种三相四桥臂逆变系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三相四桥臂逆变系统，通过控制单元在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，控制逆变单元内四个桥臂的所有开关管均按照脉宽调制策略工作；并在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内第四桥臂的所有开关管停止工作，进而避免了系统对于第四桥臂的控制和损耗。
Description
技术领域
本发明涉及三相四桥臂逆变技术领域，特别涉及一种三相四桥臂逆变系统。
背景技术
近年来，随着三相四桥臂逆变系统调制策略的发展成熟，在微网系统等可能出现运行于不平衡模式的负载的场合中，三相四桥臂逆变系统的应用也逐渐广泛。三相四桥臂逆变系统目前的应用主要为基于该拓扑的不同控制方法来实现平衡与不平衡、输出性能、电压利用率的控制。
但是，目前的方案在任何情形下均以三相四桥臂拓扑的形式进行控制，这必然会导致系统在带运行于平衡模式的负载时，控制复杂度的增加，且其得到的控制效果也不一定尽人意，另外在第四桥臂故障情况下，系统不能正常工作。
也即，现有的方案并没有区分运行于平衡模式或者不平衡模式的负载，导致在系统带运行于平衡模式的负载的情况下，增加了系统的损耗。
发明内容
本发明提供一种三相四桥臂逆变系统，以解决现有技术中在带运行于平衡模式的负载的情况下损耗大的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种三相四桥臂逆变系统，包括：逆变单元、滤波单元及控制单元；其中：
所述逆变单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连；
所述滤波单元的输出端与三相四线制的负载或者电网相连；
所述控制单元的输出端与所述逆变单元的控制端相连，用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，控制所述逆变单元内四个桥臂的所有开关管均按照脉宽调制策略工作；并在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内第四桥臂的所有开关管停止工作。
优选的，所述控制单元用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内中第四桥臂的所有开关管停止工作时，具体用于：
在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内第四桥臂的所有开关管关断。
优选的，还包括：分断装置；
所述分断装置的一端与所述滤波单元输出端相连；
所述分断装置的另一端与三相四线制的负载或者电网相连；
所述分断装置的控制端与所述控制单元的输出端相连；
所述分断装置用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，根据所述控制单元的控制，断开所述滤波单元输出端的N线与负载或者电网N线的连接。
优选的，所述分断装置包括：控制端均与所述控制单元的输出端相连的一个第一N线开关及三个第一火线开关；其中：
三个所述第一火线开关的一端分别与所述滤波单元输出端的三相火线相连，三个所述第一火线开关的另一端均与三相四线制的负载或者电网相连；
所述第一N线开关的一端与所述滤波单元输出端的N线相连，所述第一N线开关的另一端与三相四线制的负载或者电网相连；所述第一N线开关用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，根据所述控制单元的控制而断开。
优选的，所述分断装置还包括：控制端均与所述控制单元的输出端相连的一个第二N线开关、三个第二火线开关、三个第三火线开关及三个第四火线开关；其中：
所述第二N线开关连接于所述第一N线开关与运行于不平衡模式的负载之间；
三个所述第二火线开关分别连接于三个所述第一火线开关与运行于不平衡模式的负载之间；
三个所述第三火线开关分别连接于三个所述第一火线开关与运行于平衡模式的负载之间；
三个所述第四火线开关分别连接于三个所述第一火线开关与电网之间。
优选的，所述逆变单元的输入端与光伏组件和/或储能装置相连。
优选的，还包括：输出端与所述逆变单元的输入端相连的DC/DC变换器。
优选的，所述DC/DC变换器的输入端与光伏组件或储能装置相连。
优选的，还包括：输出端与所述逆变单元的输入端相连的两个DC/DC变换器。
优选的，两个所述DC/DC变换器的输入端分别与光伏组件和储能装置相连。
本发明提供的三相四桥臂逆变系统，通过控制单元在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，控制逆变单元内四个桥臂的所有开关管均按照脉宽调制策略工作；并在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内第四桥臂的所有开关管停止工作，进而避免了系统对于第四桥臂的控制和损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的三相四桥臂逆变系统的结构图；
图2是本发明另一实施例提供的三相四桥臂逆变系统的另一结构图；
图3是本发明另一实施例提供的三相四桥臂逆变系统的另一结构图；
图4是本发明另一实施例提供的三相四桥臂逆变系统的另一结构图；
图5是本发明另一实施例提供的三相四桥臂逆变系统的另一结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种三相四桥臂逆变系统，以解决现有技术中在带运行于平衡模式的负载的情况下损耗大的问题。
具体的，所述三相四桥臂逆变系统，参见图1，包括：逆变单元101、滤波单元102及控制单元；其中：
逆变单元101的输出端与滤波单元102的输入端相连；
滤波单元102的输出端与三相四线制的负载或者电网相连；
控制单元的输出端与逆变单元101的控制端相连。
具体的工作原理为：
负载或者电网均为三相四线制，且负载可以运行于不平衡模式和平衡模式，电网电流也可以工作在不平衡模式和平衡模式。
控制单元用于在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，控制逆变单元101内四个桥臂的开关管均按照脉宽调制策略工作；并在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作。
具体的，控制单元在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作，可以通过控制逆变单元101内第四桥臂的开关管关断来实现，能够避免系统对于第四桥臂的控制和损耗。
或者，控制单元在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作，也可以通过控制如图2所示的分断装置103断开来实现。
分断装置103的一端与滤波单元102输出端相连；
分断装置103的另一端与三相四线制的负载或者电网相连；
分断装置103的控制端与控制单元的输出端相连；
分断装置103用于在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，根据控制单元的控制，断开滤波单元102输出端的N线与负载或者电网N线的连接，以使逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作。
通过分断装置103来实现控制逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作的方式，能够在第四桥臂发生故障时，也不会影响三相四桥臂逆变系统在所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时的正常运行，增加了系统的可靠性。
优选的，在图2的基础上，参见图3，分断装置103包括：控制端均与控制单元的输出端相连的一个第一N线开关201及三个第一火线开关202；其中：
三个第一火线开关202的一端分别与滤波单元102输出端的三相火线相连，三个第一火线开关202的另一端均与三相四线制的负载或者电网相连；
第一N线开关201的一端与滤波单元102输出端的N线相连，第一N线开关201的另一端与三相四线制的负载或者电网相连；
第一N线开关201用于在三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，根据控制单元的控制而断开，以使逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作。
具体的，当三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，由控制单元控制一个第一N线开关201及三个第一火线开关202均闭合；当三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，由控制单元控制三个第一火线开关202闭合、且第一N线开关201断开。
本实施例提供的三相四桥臂逆变系统，在面对三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式的情况时，通过控制单元控制逆变单元101内第四桥臂的开关管停止工作，进而避免了系统对于第四桥臂的控制和损耗。
本发明另一实施例还提供了另外一种三相四桥臂逆变系统，参见图4，包括：逆变单元101、滤波单元102、控制单元、一个第一N线开关201、三个第一火线开关202、一个第二N线开关203、三个第二火线开关204、三个第三火线开关205及三个第四火线开关206；其中：
逆变单元101的输出端与滤波单元102的输入端相连；
三个第一火线开关202的一端分别与滤波单元102输出端的三相火线相连；
第一N线开关201的一端与滤波单元102输出端的N线相连；
第二N线开关203连接于第一N线开关201与运行于不平衡模式的负载之间；
三个第二火线开关204分别连接于三个第一火线开关202与运行于不平衡模式的负载之间；
三个第三火线开关205分别连接于三个第一火线开关202与运行于平衡模式的负载之间；
三个第四火线开关206分别连接于三个第一火线开关202与电网之间；
控制单元的输出端分别与逆变单元101、一个第一N线开关201、三个第一火线开关202、一个第二N线开关203、三个第二火线开关204、三个第三火线开关205及三个第四火线开关206的各自控制端相连。
优选的，逆变单元101的输入端与光伏组件和/或储能装置相连，图1至图4均以逆变单元101的输入端与光伏组件和储能装置均相连为例进行展示，但并不限于该形式，还可以根据实际应用环境与光伏组件和储能装置中的任意一个相连，均在本申请的保护范围内。
具体的工作原理为：
当该三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，控制单元将控制一个第一N线开关201、三个第一火线开关202、一个第二N线开关203及三个第二火线开关204闭合，光伏组件或储能装置给运行于不平衡模式的负载供电，或者以不平衡模式的并网电流进行并网，系统工作在三相四桥臂模式。
当负载不工作，且通过电网给储能装置充电时，为节省损耗，提高充电效率，控制单元将控制第四桥臂停止工作，即控制第一N线开关201和/或第二N线开关203断开，并控制三个第二火线开关204断开、而三个第一火线开关202与三个第四火线开关206闭合；且控制单元还可以同时控制逆变单元101第四桥臂上相关的开关管关断且不工作。当第四桥臂故障时，系统仍然可以通过电网向储能装置充电，进而保证系统的工作。
当负载不工作，且光伏组件通过逆变器将能量以平衡模式的并网电流进行并网时，为节省损耗，提高充电效率，控制单元将控制第四桥臂停止工作，即控制第一N线开关201和/或第二N线开关203断开，并控制三个第二火线开关204断开、而三个第一火线开关202与三个第四火线开关206闭合；且控制单元还可以同时控制逆变单元101第四桥臂上相关的开关管关断。当第四桥臂故障时，系统仍然可以通过逆变器将光伏组件的能量并入电网，进而保证系统的正常工作。
当该三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，为节省损耗，提高工作效率，减小控制复杂度，控制单元将控制第四桥臂停止工作，即控制第一N线开关201和/或第二N线开关203断开，并控制三个第二火线开关204断开、而三个第一火线开关202与三个第三火线开关205闭合；且控制单元还可以同时控制逆变单元101第四桥臂上相关的开关管关断。当第四桥臂故障时，系统仍然可以给运行于平衡模式的负载供电，或者以平衡模式的并网电流进行并网，进而保证系统的正常工作。
本发明另一实施例还提供了另外一种三相四桥臂逆变系统，在图4的基础之上，该三相四桥臂逆变系统还包括：输出端与逆变单元101的输入端相连的一个或者两个DC/DC变换器104，图5以两个为例进行展示。
优选的，参见图5，两个DC/DC变换器104的输入端分别与光伏组件和储能装置相连。
该三相四桥臂逆变系统中还可以根据具体的实际应用情况，增加该DC/DC变换器104，进行直流电压的升压或者降压，以满足系统的应用要求。此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
另外，值得说明的是，本发明各个实施例中的滤波单元102并不限于图1至图5所示的实现形式，还可以根据具体应用环境进行选定；同时，在逆变单元101、滤波单元102及所带负载或者电网之间，还可以根据具体应用环境串联增加其他器件(比如辅助保护器件)，并不仅限于图1至图5所示的形式，只要通过上述原理使系统在所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，能够避免对于第四桥臂的控制和损耗的方案，均在本申请的保护范围内。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种三相四桥臂逆变系统，其特征在于，包括：逆变单元、滤波单元及控制单元；其中：
所述逆变单元的输出端与所述滤波单元的输入端相连；
所述滤波单元的输出端与三相四线制的负载或者电网相连；
所述控制单元的输出端与所述逆变单元的控制端相连，用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于不平衡模式或者并网电流工作在不平衡模式时，控制所述逆变单元内四个桥臂的所有开关管均按照脉宽调制策略工作；并在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内第四桥臂的所有开关管停止工作。
2.根据权利要求1所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，所述控制单元用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内中第四桥臂的所有开关管停止工作时，具体用于：
在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，控制所述逆变单元内第四桥臂的所有开关管关断。
3.根据权利要求1所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，还包括：分断装置；
所述分断装置的一端与所述滤波单元输出端相连；
所述分断装置的另一端与三相四线制的负载或者电网相连；
所述分断装置的控制端与所述控制单元的输出端相连；
所述分断装置用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，根据所述控制单元的控制，断开所述滤波单元输出端的N线与负载或者电网N线的连接。
4.根据权利要求3所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，所述分断装置包括：控制端均与所述控制单元的输出端相连的一个第一N线开关及三个第一火线开关；其中：
三个所述第一火线开关的一端分别与所述滤波单元输出端的三相火线相连，三个所述第一火线开关的另一端均与三相四线制的负载或者电网相连；
所述第一N线开关的一端与所述滤波单元输出端的N线相连，所述第一N线开关的另一端与三相四线制的负载或者电网相连；所述第一N线开关用于在所述三相四桥臂逆变系统所带负载运行于平衡模式或者并网电流工作在平衡模式时，根据所述控制单元的控制而断开。
5.根据权利要求4所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，所述分断装置还包括：控制端均与所述控制单元的输出端相连的一个第二N线开关、三个第二火线开关、三个第三火线开关及三个第四火线开关；其中：
所述第二N线开关连接于所述第一N线开关与运行于不平衡模式的负载之间；
三个所述第二火线开关分别连接于三个所述第一火线开关与运行于不平衡模式的负载之间；
三个所述第三火线开关分别连接于三个所述第一火线开关与运行于平衡模式的负载之间；
三个所述第四火线开关分别连接于三个所述第一火线开关与电网之间。
6.根据权利要求1至5任一所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，所述逆变单元的输入端与光伏组件和/或储能装置相连。
7.根据权利要求1至5任一所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，还包括：输出端与所述逆变单元的输入端相连的DC/DC变换器。
8.根据权利要求7所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，所述DC/DC变换器的输入端与光伏组件或储能装置相连。
9.根据权利要求1至5任一所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，还包括：输出端与所述逆变单元的输入端相连的两个DC/DC变换器。
10.根据权利要求9所述的三相四桥臂逆变系统，其特征在于，两个所述DC/DC变换器的输入端分别与光伏组件和储能装置相连。
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