CN109217435A - 一种储能逆变器用预充防反电路 - Google Patents

一种储能逆变器用预充防反电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涉及光伏储能系统及储能换流器、变频器、UPS等领域的应用技术，具体为一种储能逆变器用预充防反电路，包括防反接二极管(D)、预充电阻(R)、手动储能逆变器启停开关(B)、主接触器(Km)、储能逆变器控制单元MCU和内部输入电容(Cin)单元构成，所述的防反接二极管(D)为二极管，防反接二极管(D)阳极在储能逆变器内部与电池模组正极连接连接，负极与预充电阻(R)一端连接，所述预充电阻(R)为功率电阻，预充电阻(R)一端与防反接二极管(D)负极连接，一端与手动储能逆变器启停开关(B)连接，所述手动储能逆变器启停开关(B)是按键开关，其一端与预充电阻(R)连接，另一端与内部输入电容(Cin)的正极连接。

Description

一种储能逆变器用预充防反电路
技术领域
本发明涉及一种涉及光伏储能系统及储能换流器、变频器、UPS等领域的应 用技术，具体为一种储能逆变器用预充防反电路。
背景技术
近年来，随着光伏储能技术的突飞猛进，储能逆变器(PCS)发展很快，储 能逆变器都是搭载电池系统工作的，在储能逆变器内部电池接口处，一般都设 计有非常大的电容器件Cin，所以，在电池与储能逆变器连接的瞬间，电池对储 能逆变器内部电容(Cin)进行充电，由于电池的内阻非常小，就会导致在接通 的瞬间，有非常大的尖峰电流对电容(Cin)进行充电，这个电流很容易造成电 池管理系统(BMS)损坏或者保护，从而导致系统启动失败，系统连接如附图1 所示。那么，为了解决这个问题，就需要对储能逆变器的电容进行预充充电。 对于现有储能逆变器系统，主要有两种解决方案：
方案一：电池管理系统(BMS)软启动方案，如附图2所示，该方案是采用 在电池管理系统(BMS)的电池输出端增加一个软启动支路电路，该支路是由一 个电阻R1串联一个开关管Q1(或者继电器)构成，R1一端与电池CELL-连接， 另一端与开关管Q1的S端连接，Q1的D端与电池模组输出B-连接，该支路正 好与系统主回路并联。在电池启动时，BMS先控制软启动支路，对逆变器进行预 充，BMS控制延时时间来闭合主回路，旁路掉该软启动支路，以实现电池启动对 储能逆变器供电。这个方案实现起来非常简单，但存在两个较为严重的弊端： 一是延时闭合主回路时间需要根据不同储能逆变器进行调整，这样需要定制设 计，不便于标准化；二是如果储能逆变器启动速度过快，软启动过程还未结束， 主回路没有闭合，储能逆变器启动失败就会报错，从而导致软启动失败。所以， 只有定制化需求，可以采用这个方案，其他需求基本上不会采用这个方案来做 预充软启动。这个方案如果要实现储能逆变器防反接，则需要在主回路上增加 功率型二极管，这样一来，损耗大，成本高。
方案二：储能逆变器输入端软启动方案，如图3所示，该方案是采用在储 能逆变器输入端增加一个由储能逆变器MCU控制的接触器Km(或控制开关)的 主回路和一个手动开关B与电阻R的预充支路，该主回路和预充支路并联连接。 在储能逆变器启动时，合上手动开关B以启动储能逆变器，储能逆变器通过预 充支路给储能逆变器内部电容充电，以实现软启动，当储能逆变器的控制器MCU 检测到内部电容上电压达到启动电压时，就控制合上主接触器Km，旁路掉预充 支路，完成预充软启动的过程。该方案由于是在储能逆变器内部实现，同时增 加了预充完成检测功能，因此，能有效地解决方案一存在的两个问题，但也增加了成本，主回路接触器成本昂贵，同时，如果储能逆变器电池输入反接，就 会导致预充电阻一直连接到电池正负极之间，而逆变器无法进行充电，同时， 储能逆变器就不会报错，电池也不会报错，从而导致预充电阻烧毁或者系统无 法启动。所以，现阶段基本上所有的储能逆变器都采用这个方案进行预充软启 动，在系统安装环节，需要重点注意电池反接的问题而不能有效避免。
以上两种方案是现阶段都在采用的储能逆变器电池软启动常用的方案，都 能解决系统在电池启动时的问题，但也都存在自身的一些缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种储能逆变器用预充防反电路。
发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储能逆变器用预充防反电 路，包括防反接二极管、预充电阻、手动储能逆变器启停开关、主接触器、储 能逆变器控制单元MCU和内部输入电容单元构成，所述的防反接二极管为二极管， 防反接二极管阳极在储能逆变器内部与电池模组正极连接连接，负极与预充电 阻一端连接，所述预充电阻为功率电阻，预充电阻一端与防反接二极管负极连 接，一端与手动储能逆变器启停开关连接，所述手动储能逆变器启停开关是按 键开关，其一端与预充电阻连接，另一端与内部输入电容的正极连接，该启停 开关传输开关信号给储能逆变器控制单元MCU，所述的主接触器为功率型接触器， 一端在储能逆变器内部与电池输入正极相连，另一端与内部输入电容正极相连， 主接触器接受储能逆变器控制单元MCU控制，所述的内部输入电容为储能逆变器 内部连接于输入正负极之间的电容器
发明的有益效果是：储能逆变器预充防反接电路相较现有预充防反电路， 一方面能够实现储能逆变器与电池连接瞬间的预充问题，解决系统连接带来的 大电流冲击问题。同时，在电池模组反接于储能逆变器输入端时，能够有效地 保护储能逆变器，同时，系统成本最低。
附图说明
附图1为电池管理系统(BMS)软启动框图。
附图2为储能逆变器输入端软启动框图。
附图3为储能逆变器预充防反接电路实施例。
附图4为实施例电流流向图。
具体实施方式
现在结合附图对发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图， 仅以示意方式说明发明的基本结构，因此其仅显示与发明有关的构成。
参照附图3，一种储能逆变器预充防反接电路实施例，包括包括防反接二极 管D、预充电阻R、手动储能逆变器启停开关B、主接触器Km、储能逆变器控制 单元MCU、内部输入电容Cin等单元构成。所述的防反接二极管D为一般的普通 二极管，其最大工作电流决定于电池组电压与预充电阻R，他们之间的关系为 Id.max＝电池组电压/R，防反接二极管D阳极在储能逆变器内部与电池模组正极 连接连接，负极与预充电阻一端连接，主要起到预充防反作用。所述的预充电 阻R为普通的功率电阻，其最大工作电流决定于电池组电压与预充电阻R，他们 之间的关系为Ir.max＝电池组电压/R，预充电阻R一端与防反接二极管D负极连 接，一端与手动储能逆变器启停开关B连接，主要起到预充限流作用。所述的 手动储能逆变器启停开关B是普通的按键开关，其一端与预充电阻R连接，另 一端与内部输入电容Cin的正极连接，该启停开关传输开关信号给储能逆变器 控制单元MCU，一样以便于MCU控制主接触器Km动作。所述的主接触器Km为功 率型接触器，也可以是其他接受控制的开关器件构成，其一端在储能逆变器内 部与电池输入正极相连，另一端与内部输入电容Cin正极相连。主接触器Km接 受储能逆变器控制单元MCU控制，实现接通电池与储能逆变器或者断开电池与 储能逆变器的主回路。所述的储能逆变器控制单元MCU是储能逆变器的核心控制单元，为可编程芯片实现及外围电路实现，在本发明中，其主要作用是接受 手动储能逆变器启停开关B的操作信号，检测内部输入电容Cin上的电压信号， 根据这些信号判断如何控制主接触器工作，以实现接通电池与储能逆变器或者 断开电池与储能逆变器的主回路。
本实施例的工作原理为：
预充实现原理：合上手动储能逆变器启停开关B，电池通过防反 接二极管D、预充电阻R、手动储能逆变器启停开关B给内部输入电 容Cin充电，当储能逆变器控制单元MCU检测到Cin上电压达到预充 要求电压时，判断为预充完成，同时，如果检测到启停开关B合上，控制单元MCU就会控制合上主接触器Km。当手动储能逆变器启停开 关B断开时，控制单元MCU检测到断开信号，则判断逆变器关机，则 控制主接触器Km断开电池，实现储能逆变器与电池完全断开。
防反接实现原理：当电池接反时，由于防反接二极管D的存在，电池不能通 过预充回路给内部输入电容Cin充电，储能逆变器控制单元MCU将不能检测到 预充完成，也就不会控制主接触器Km闭合，以此实现防反接功能。
以上就是本实施例的工作原理，可以有效且快速地实现储能逆变 器电池防反接预充功能，同时基本上不增加系统成本。
以上述依据发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改，本项 发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确 定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种储能逆变器用预充防反电路，包括防反接二极管(D)、预充电阻(R)、手动储能逆变器启停开关(B)、主接触器(Km)、储能逆变器控制单元MCU和内部输入电容(Cin)单元构成，所述的防反接二极管(D)为二极管，防反接二极管(D)阳极在储能逆变器内部与电池模组正极连接连接，负极与预充电阻(R)一端连接，所述预充电阻(R)为功率电阻，预充电阻(R)一端与防反接二极管(D)负极连接，一端与手动储能逆变器启停开关(B)连接，所述手动储能逆变器启停开关(B)是按键开关，其一端与预充电阻(R)连接，另一端与内部输入电容(Cin)的正极连接，该启停开关传输开关信号给储能逆变器控制单元MCU，所述的主接触器(Km)为功率型接触器，一端在储能逆变器内部与电池输入正极相连，另一端与内部输入电容(Cin)正极相连，主接触器(Km)接受储能逆变器控制单元MCU控制，所述的内部输入电容(Cin)为储能逆变器内部连接于输入正负极之间的电容器。
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