CN202798125U - 一种光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统 - Google Patents

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张建
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Abstract

本实用新型涉及一种光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统，包括分别由电网和太阳能电池板提供供电电源为光伏并网逆变器控制装置冗余供电的电网供电子系统和太阳能电池板供电子系统，还包括由外部工业用电为光伏逆变器控制装置供电的外部工业用电供电子系统，所述三个供电子系统分别通过各自连接的二极管设置供电优先等级构成冗余供电；本实用新型的通过对内取电、外取电以及电池板直流取电通过二极管设置供电优先级给并网逆变器控制系统供电，既可以满足光伏逆变器低电压穿越状况下控制系统供电需求，同时在正常工作下逆变器控制系统均由外部工业用电提供，价格低，有效的减小了光伏电站并网逆变器运行成本。

Description

一种光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统
技术领域
本实用新型属于光伏并网技术领域，涉及一种光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统。 
背景技术
随着不可再生能源的日益枯竭，太阳能发电、风力发电、潮汐发电等新能源产业得到了如火如荼的发展。由于太阳能资源无处不在、用之不尽的独特优势，而且各国政府对太阳能发电加以补贴，光伏行业迅速发展壮大。为保持光伏行业良性发展，避免污染电网甚至损害用电设备，市场对光伏并网的核心部件——逆变器提出了严格的要求：低电压穿越，过电压穿越等。同时，基于对绿色低碳型地球的追求，人们对光伏逆变器的效率和成本不断提出新的要求。光伏并网逆变器控制系统供电系统目前多采用内取电模式（即从逆变器并网侧取电），此类供电方式构架简单，成本低廉，但在实际应用中存在如下两个问题：
1)系统发生低电压穿越时，电网电压跌落，传统内取电模式在跌落时间段内失电，无法满足低电压穿越下逆变器控制系统供电要求；
   2)光伏并网电价目前要高于工业电价，传统内取电模式使用逆变器所发电，因此从经济上考虑并不如使用外部工业用电。
综上，从光伏电站实际应用角度出发，光伏逆变器控制系统供电方案除需要满足低电压穿越时供电需求外，还要实现内外取电无缝切换，同时保证可靠性及经济性。基于此，高效率冗余供电方式便应运而生。
现有的内取电模式，即光伏逆变器控制系统直接由电网供电（如图1所示）。这种模式的弊端在于：在电网发生低电压穿越时，控制系统失电，无法满足低电压穿越下逆变器供电需求。
为了解决这一问题，交直流取电的模式应运而生，即控制系统由电网和太阳能电池板一起来做冗余供电（如图2所示），设定V1>V2。当电网正常运转时，控制构架由电网给电；出现低压穿越时，电网掉电，逆变器控制系统由太阳能电池板供电。
但采用内取电模式时，逆变器将消耗一部分光伏发电用于自身控制系统供电。对比工业用电，光伏发电成本较高，所以，如果控制构架由外部工业用电给电（如图3所示），用电成本就会大幅下降。
但是如果单纯采用外部供电模式，当外部供电异常时，即可能存在光伏逆变器控制系统供电异常，影响光伏逆变器的正常运行，因此根据光伏电站的实际需求，逆变器控制系统还需满足内外供电无缝切换，以实现光伏逆变器更加可靠的运行。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种既能满足低电压穿越供电需求并可满足内外取电无缝切换的光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统。
为实现上述目的，本实用新型的光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统技术方案如下：该系统包括分别由电网和太阳能电池板提供供电电源为光伏并网逆变器控制装置冗余供电的电网供电子系统和太阳能电池板供电子系统，还包括由外部工业用电为光伏逆变器控制装置供电的外部工业用电供电子系统，所述三个供电子系统分别通过各自连接的二极管设置供电优先等级构成冗余供电。
本实用新型的光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统，通过对内取电、外取电以及电池板直流取电通过二极管设置供电优先级给并网逆变器控制系统供电，既可以满足光伏逆变器低电压穿越状况下控制系统供电需求，同时在正常工作下逆变器控制系统均由外部工业用电提供，价格低，有效的减小了光伏电站并网逆变器运行成本；内取电、外取电、电池板直流供电三路冗余供电方案可以实现无缝切换，其中一路或两路出现故障时，控制系统保持供电，逆变器的工作不受影响。这种工作模式既保证了供电系统的可靠性也保证了供电系统的经济性。
附图说明
图1是控制系统内取电示意图；
图2是电网和电池板冗余供电示意图；
图3是外部供电和电池板冗余供电示意图；
图4是内取电、外取电和电池板直流取电无缝切换冗余供电示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利做进一步详细说明。
 光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统包括分别由电网和太阳能电池板提供供电电源为光伏并网逆变器控制装置冗余供电的电网供电子系统和太阳能电池板供电子系统，还包括由外部工业用电为光伏逆变器控制装置供电的外部工业用电供电子系统，上述三个供电子系统分别通过各自连接的二极管设置供电优先等级构成冗余供电系统。
如图4所示，太阳能电池板供电子系统中太阳能电池板经电源2后，输出电压为V2；电网供电子系统中，电网内取电经电源1后，输出电压为V1；外部工业用电供电子系统中，外部供电经电源3后，输出电压为V3。V1, V2 和V3分别经二极管给光伏并网逆变器控制装置供电，这样电压最高的一路给控制系统供电，控制逆变器稳定正常工作。
考虑现场用电经济及可靠性，设定供电优先级排序为外取电>内取电>电池板直流供电。因此可以设置V3>V1>V2，因此正常情况下由外部供电（V3）给控制系统供电。在外部供电异常（如掉电）时，V3迅速跌落，此时内取电（V1）电压最高，因此控制系统供电无缝切换到内取电（V1）,如此时系统再发生低电压穿越情况，内取电（V1）迅速跌落，控制系统供电无缝切换到电池板供电（V2）。同理，在系统低电压穿越恢复时，内取电（V1）供电恢复，控制系统会自主无缝切换到内取电（V1）供电，在外取电（V3）恢复正常时，控制系统供电自主无缝切换到外部供电（V3）。综上，这种冗余供电模式可保证逆变器在各恶劣供电状况下稳定工作。
内取电、外取电、电池板直流供电三路冗余供电方案可以实现无缝切换，其中一路或两路出现故障时，控制系统保持供电，逆变器的工作不受影响。这种工作模式既保证了供电系统的可靠性也保证了供电系统的经济性。

Claims (1)

1. 一种光伏并网逆变器控制装置的冗余供电系统，包括分别由电网和太阳能电池板提供供电电源为光伏并网逆变器控制装置冗余供电的电网供电子系统和太阳能电池板供电子系统，其特征在于：还包括由外部工业用电为光伏逆变器控制装置供电的外部工业用电供电子系统，所述三个供电子系统分别通过各自连接的二极管设置供电优先等级构成冗余供电。
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