CN208571901U - 应用于微电网的大功率储能变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于微电网的大功率储能变流器，包括电柜，电柜内竖直固定有隔板，隔板将电柜的内部划分为第一腔室和第二腔室，第一腔室内的下部固定有电抗器，第一腔室内的上部固定有含有控制器的控制机箱和电源箱，第一腔室的顶部固定有第一散热风扇，第二腔室内的下部固定有接入交流电的交流断路器、输出直流电的直流断路器、交流滤波器和直流滤波器，第二腔室内的上部固定有第二散热风扇和三个功率模块，三个功率模块并排设置且位于第二散热风扇的上方，功率模块上开设有散热网孔；交流断路器、交流滤波器、电抗器、功率模块、直流滤波器和直流断路器依次电连接构成交直流变换电路，交直流变换电路与控制器电连接。

Description

应用于微电网的大功率储能变流器

技术领域

本实用新型涉及变流器技术领域，特别是涉及一种应用于微电网的大功率储能变流器。

背景技术

由于电能难以储存，所以在传统的电力生产中，发电、输电、配电、用电几乎同时进行，电网通过调度的手段来保证电能的实时平衡，而在当今世界新能源大规模接入，微电网大规模发展的背景下，由于新能源发电输出功率的不稳定性和不连续性，容易造成电力供需不平衡，不仅会影响电能质量，造成频率和电压不稳，而且严重时会引发停电事故，给生产、生活带来不便。

现有技术中的储能变流器的体积特别大，占用了很多的空间，而且还存在生产成本高，不利于散热，不便于维护等缺陷。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的应用于微电网的大功率储能变流器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种应用于微电网的大功率储能变流器，其特点在于，其包括一电柜，所述电柜内竖直固定有一隔板，所述隔板将电柜的内部划分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内的下部固定有电抗器，所述第一腔室内的上部固定有含有控制器的控制机箱和电源箱，所述第一腔室的顶部固定有第一散热风扇，所述第二腔室内的下部固定有连接交流电的交流断路器、连接直流电的直流断路器、交流滤波器和直流滤波器，所述第二腔室内的上部固定有第二散热风扇和三个功率模块，所述三个功率模块并排设置且位于第二散热风扇的上方，所述功率模块上开设有散热网孔。

所述交流断路器、交流滤波器、电抗器、功率模块、直流滤波器和直流断路器依次电连接构成一交直流变换电路，所述交直流变换电路与控制器电连接。

较佳地，所述交流断路器和直流断路器并排设置于第二腔室内的下部一侧，所述交流滤波器和直流滤波器并排设置于第二腔室内的下部另一侧。

较佳地，所述交流滤波器与电抗器的连接电路上设置滤波支路，所述滤波支路设有滤波电容。

较佳地，所述交流滤波器为交流EMI滤波器，所述直流滤波器为直流EMI滤波器。

较佳地，所述功率模块包括模块箱和集成于模块箱内的IGBT、驱动板、散热器和电容，所述模块箱的底部和顶部均开设有散热网孔。

较佳地，所述模块箱上固定有拆装把手，所述三个功率模块的拆装把手设置于同一侧，并与控制机箱的操作面板设置在同一侧。

较佳地，所述电源箱的端子接口与控制机箱的操作面板设置在同一侧。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型采用了优化的结构设计，降低了成本，缩小了体积，提升了散热效果，便于维护，扩大了应用范围(例如将储能变流器应用至车载集装箱上)。

1、将大发热量的功率元件设置在一个单独的腔室内，与对温度敏感的控制器进行隔绝，使功率元件散发的热量不会对控制器产生影响；

2、在放置功率元件的腔室内，将低发热的断路器设置在下方，功率元件设置在上方，中间设有散热风扇，将底部的冷空气抽起，同时带走断路器空间产生的低热空气，输入到功率元件所在区域，对功率元件强制散热，最终热空气排出电柜，由于热空气具有上升性，将大发热量的功率元件设置在上方，更有利于整体散热；

3、功率元件为三组独立的功率模块，便于单独检修替换；且控制机箱的操作面板等均布置在电柜的一侧，方便操作、维护。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的应用于微电网的大功率储能变流器的电路原理图。

图2为本实用新型较佳实施例的应用于微电网的大功率储能变流器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种应用于微电网的大功率储能变流器，器包括交流断路器1、交流EMI滤波器2、滤波支路3、电抗器4、三个功率模块5、直流EMI滤波器6和直流断路器7，所述交流断路器1、交流EMI滤波器2、电抗器4、功率模块5、直流EMI滤波器6和直流断路器7依次电连接构成一交直流变换电路，且交流EMI滤波器2与电抗器4的连接电路上设置滤波支路3，所述滤波支路3设有滤波电容。

交流断路器1的交流侧接入380V交流电，直流断路器7的直流侧根据需要可配置不同容量的储能电池。充电时，交流电压经过功率模块5整流为直流电压，给直流侧的储能电池进行充电；放电时，直流电压通过功率模块5逆变为高频斩波电压，并通过波滤变成正弦波电压并入电网或者给负载供电，实现能量的双向流动。

交流断路器1：可就地进行分合闸操作，当线路上的负载超过额定电流时会自动跳闸。

交流EMI滤波器2：电网对储能变流器、储能变流器对电网会产生共模和差模的干扰，交流EMI滤波器有双向抗干扰作用，可以有效抑制交流电网中的高频干扰对变流器的影响，同时抑制变流器对交流电网的干扰。

电容滤波支路3：单纯的电抗器效果不太好，如要达到较好的滤波效果，必须大大增加电感值，这将使电抗器的体积变大，成本增大，且安装与运输不方便，增加电容滤波支路可较好的滤除高频谐波。

电抗器4：滤除逆变输出的电压和电流谐波，采用三个单相电抗器，能有效减小三相之间的互感影响。

功率模块5：采用三相全控整流桥，可以将交流电压整流为直流电压，通过调节占空比，可以改变输出的直流电压值，也可以通过SPWM变换将直流电压逆变为交流电压。

直流EMI滤波器6：消除变流器输出的直流电压和电流纹波的干扰，减少变流器对电池的影响。

直流断路器7：可就地进行分合闸操作，当线路上的负载超过额定电流时会自动跳闸。

上述交直流变换电路由控制机箱内的控制器进行控制，所述控制机箱为变流器的核心控制系统，以高性能的DSP芯片为核心单元，可以精确地采集、计算电网的各项参数，利用独特的空间矢量以及FFT控制策略，输出相应控制指令，实现对电池系统的充放电管理、对网侧负荷功率的跟踪、对电池储能系统充放电功率的控制、对离网运行方式下网侧电压的控制等。

上部电子元器件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域的技术人员均可通过技术手册得知。

如图2所示，大功率储能变流器还包括一电柜12，所述电柜12内竖直固定有一隔板13，所述隔板13将电柜12的内部划分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内的下部固定有电抗器4，所述第一腔室内的上部固定有含有控制器的控制机箱8和电源箱9，所述第一腔室的顶部固定有第一散热风扇10。

控制机箱8的作用是：控制和协调整个变流器动作；电源箱9的作用为：给控制器供电。第一散热风扇10可将第一腔室内电子器件工作中产生的热量排出电柜，且由于第一腔室内的主要电子器件电抗器4、控制机箱8、电源箱9的发热量均较小，仅通过顶部的散热风扇10就足以对相关电子器件进行散热；且由于电子器件工作中产生的热量，加热空气会向上运动，故将散热风扇10设置在第一腔室的顶部，有利于热量的排出。

所述第二腔室内的下部固定有交流断路器1、直流断路器7、交流EMI滤波器2和直流EMI滤波器6，所述交流断路器1和直流断路器7并排设置于第二腔室内的下部前侧，所述交流EMI滤波器2和直流EMI滤波器6并排设置于第二腔室内的下部后侧，且滤波支路3也设置于第二腔室内的下部后侧。所述第二腔室内的上部固定有第二散热风扇11和三个功率模块5，所述三个功率模块5并排设置且位于第二散热风扇11的上方。其中，所述功率模块5包括模块箱和集成于模块箱内的IGBT、驱动板、散热器和电容，所述模块箱的底部和顶部均开设有散热网孔。

第二散热风扇11将第二腔室底部的冷空气抽送到上方，同时带走交流断路器1和直流断路器7产生的热量。当散热风扇11工作时，从第二腔室的下方将空气输送至第二腔室的上方，空气经模块箱下方的散热网孔流经IGBT的散热器表面，将IGBT工作中产生的热量从散热器表面带走，经模块箱上方的散热网孔排出功率模块5，最后在风压的作用下，排出电柜12。

此外，所述模块箱上固定有拆装把手，所述三个功率模块5的拆装把手设置于同一侧，并与控制机箱8的操作面板设置在同一侧，所述电源箱9的端子接口与控制机箱8的操作面板设置在同一侧。通过将上述器件的拆装方向及操作位置设置在电柜12的同一侧后，提高了电柜的操作、检修便利性，这样当电柜进行车载集装箱的应用时，可紧贴集装箱侧壁进行布置，操作及检修均在同一侧进行，不占用过多的空间。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，其包括一电柜，所述电柜内竖直固定有一隔板，所述隔板将电柜的内部划分为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内的下部固定有电抗器，所述第一腔室内的上部固定有含有控制器的控制机箱和电源箱，所述第一腔室的顶部固定有第一散热风扇，所述第二腔室内的下部固定有连接交流电的交流断路器、连接直流电的直流断路器、交流滤波器和直流滤波器，所述第二腔室内的上部固定有第二散热风扇和三个功率模块，所述三个功率模块并排设置且位于第二散热风扇的上方，所述功率模块上开设有散热网孔；

所述交流断路器、交流滤波器、电抗器、功率模块、直流滤波器和直流断路器依次电连接构成一交直流变换电路，所述交直流变换电路与控制器电连接。

2.如权利要求1所述的应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，所述交流断路器和直流断路器并排设置于第二腔室内的下部一侧，所述交流滤波器和直流滤波器并排设置于第二腔室内的下部另一侧。

3.如权利要求2所述的应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，所述交流滤波器与电抗器的连接电路上设置滤波支路，所述滤波支路设有滤波电容。

4.如权利要求2所述的应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，所述交流滤波器为交流EMI滤波器，所述直流滤波器为直流EMI滤波器。

5.如权利要求1所述的应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，所述功率模块包括模块箱和集成于模块箱内的IGBT、驱动板、散热器和电容，所述模块箱的底部和顶部均开设有散热网孔。

6.如权利要求5所述的应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，所述模块箱上固定有拆装把手，所述三个功率模块的拆装把手设置于同一侧，并与控制机箱的操作面板设置在同一侧。

7.如权利要求6所述的应用于微电网的大功率储能变流器，其特征在于，所述电源箱的端子接口与控制机箱的操作面板设置在同一侧。