CN209488193U - 一种逆变器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种逆变器，涉及电力电子变流器领域。包括降压电路、逆变电路和并离网切换电路，将控制放电电阻Rbus关断和导通的放电开关设置在并离网切换电路中，使放电电阻Rbus随并离网开关电路的打开或关闭状态进入关闭或导通状态，使得放电电阻Rbus可以依据与电网或负载设备的并网或离网状态，进入断开或导通状态。当逆变器并网时，放电电阻不会对系统造成损耗，提高转换效率，当逆变器离网时，放电电阻又可以起到放电防止触电的效果。

Description

一种逆变器

技术领域

本实用新型涉及电力电子变流器领域，具体涉及一种逆变器。

背景技术

随着电力电子技术的发展，在电力电子行业中，基于“交直交”拓扑的大功率变流器已广泛应用。在“直交”逆变器中，为了支撑母线电压，通常需要其功率单元直流侧的母线电容采用大容量的直流母线电容，这种结构使得在输入掉电后，母线电容长时间维持较高值，当负载端的设备停机后必须对直流母线电容进行放电，以避免检修设备时发生触电危险。现有技术中通常在功率单元的直流母线电容C的两端并联放电电阻R进行放电，具体可并联10K-20K的放电电阻，目的是负载设备停止工作后对母线电容C进行放电，防止人为触碰触电。然而，由于该放电电阻R在设备运行过程中会一直处于导通状态，会产生大量热量，增大系统损耗，降低了设备效率。虽然增大该放电电阻的阻值可改善该问题。但放电电阻的阻值过大会延长放电时间，而且，在系统的辅助电源掉电后，有潜在的安全隐患，不能满足安规要求。为解决这一问题，增加了放电开关串联在放电电阻R上。通过控制放电开关的导通和关断，来对母线电容进行放电。但该方案在实际应用中，放电开关的导通和关断状态，是依据与负载端断开或者连接的状态进行单独控制的，不利于实际应用。具体是，负载端断开或者连接时，放电开关不能同步进行导通和关断。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是逆变器的放电开关不能随负载端的断开或者连接同步进行导通或关断。

根据第一方面，一种实施例中提供一种逆变器，包括：

降压电路，所述降压电路的输入端用于对输入的直流电压进行降压，并输出；所述降压电路还包括并联连接的母线电容Cbus和放电电阻Rbus；

逆变电路，包括直流端与交流端，用于将直流端输入的直流电转换成交流电并通过交流端输出；所述降压电路的输出端与所述逆变电路的直流端相连；

并离网切换电路，包括输入端和输出端，所述输入端与所述逆变电路的交流端相连；所述输出端用于与电网或负载设备相连；所述并离网切换电路用于并网或离网切换，以打开或关闭向电网或负载设备提供交流电的输出；

所述并离网切换电路还包括放电开关；所述放电开关串联在所述母线电容 Cbus和所述放电电阻Rbus之间；所述放电开关随所述并离网切换电路在并网或离网状态下进入打开或关闭状态，用于控制所述放电电阻Rbus进入断开或导通的状态。

进一步，所述降压电路包括降压斩波电路。

进一步，所述降压斩波电路包括二极管Da、开关管Q、电感Lpv和母线电容Cbus；

开关管Q第一端与所述直流电压正输出端连接，第二端与二极管Da和电感 Lpv第一端连接；二极管Da的第二端与所述直流电压负输出端连接；电感Lpv 的第二端与母线电容Cbus第一端连接；母线电容Cbus第二端与二极管Da的第二端连接。

进一步，所述并离网切换电路包括一个功率开关管；所述功率开关管串联在所述母线电容Cbus和所述放电电阻Rbus之间，用作所述放电开关。

进一步，所述功率开关管包括快速晶闸管、林顿功率晶体管、可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管和绝缘栅晶体管中至少一种。

进一步，所述逆变电路内部设有三相桥式全控整流电路；所述三相桥式全控整流电路中包括电抗器，变压器和接触器。

进一步，所述三相桥式全控整流电路包括6个开关器件。

进一步，所述6个开关器件采用IGBT。

进一步，还包括光伏组件，用于将太阳能转换成电能，并输入直流电压给所述降压电路的输入端。

进一步，还包括储能装置，所述储能装置与所述降压电路的输出端连接，用于输入直流电压给所述降压电路的输入端。

依据上述实施例的一种逆变器，由于将控制放电电阻Rbus关断和导通的放电开关设置在并离网切换电路中，随并离网开关电路的打开或关闭状态进入关闭或导通状态，使得放电电阻Rbus可以依据电网或负载设备的并离网状态，进入断开或导通状态。

附图说明

图1为一种逆变器的结构示意图；

图2为一种实施例的逆变器的结构示意图；

图3为一种实施例中逆变器的降压斩波电路的结构示意图；

图4为一种实施例中逆变器的逆变电路示意图；

图5为另一种实施例的逆变器的结构示意图；

图6为另一种实施例的逆变器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

如图1所示，为一种逆变器的结构示意图，包括光伏组件、降压电路10、逆变电路20、并离网切换电路30和电网或负载设备。降压电路20设置于光伏组件电能输出端。并离网切换电路30设置于逆变电路20和电网或负载设备之间，用于控制电能输出的并网或脱网。逆变电路20一端与降压电路10电连接，另一端与并离网切换电路30电连接。该逆变器用于实现光伏组件与电网或负载之间的电能传输。降压电路10包括BUCK电路，该BUCK电路包括二极管Da、电感Lpv、开关器Q、母线电容Cbus和放电电阻Rbus。母线电容Cbus和放电电阻Rbus并联。由于该放电电阻R在并网或接入负载设备的过程中会一直处于导通状态，会产生大量热量，增大系统损耗，降低了设备效率。虽然增大该放电电阻的阻值可改善该问题。但放电电阻的阻值过大会延长放电时间，而且，在系统的辅助电源掉电后，有潜在的安全隐患。

在本申请实施例中，由于将控制放电电阻Rbus关断和导通的放电开关设置在并离网切换电路中，使放电电阻Rbus随并离网开关电路的打开或关闭状态进入关闭或导通状态，使得放电电阻Rbus可以依据与电网或负载设备的并网或离网状态，进入断开或导通状态。

实施例一：

请参考图2，为一种实施例的逆变器的结构示意图，包括光伏组件、降压电路10、逆变电路20、并离网切换电路30和电网或负载设备。光伏组件，用于将太阳能转换成电能，并输入直流电压给所述降压电路的输入端。降压电路20 设置于光伏组件电能输出端，降压电路10的输入端用于对输入的直流电压进行降压，并输出。降压电路10还包括并联连接的母线电容Cbus和放电电阻Rbus。逆变电路20包括直流端与交流端，用于将直流端输入的直流电转换成交流电并通过交流端输出。降压电路10的输出端与逆变电路20的直流端相连。并离网切换电路30设置于逆变电路20和电网或负载设备之间，包括输入端和输出端。输入端与逆变电路20的交流端相连。输出端用于与电网或负载设备相连。并离网切换电路30用于并网或离网切换，以打开或关闭向电网或负载设备提供交流电的输出。并离网切换电路30还包括放电开关。放电开关串联在母线电容Cbus 和放电电阻Rbus之间。放电开关随并离网切换电路30在并网或离网状态下进入打开或关闭状态，用于控制放电电阻Rbus的断开或导通的状态。

进一步，本实施例的逆变器还包括储能装置，所述储能装置与降压电路10 的输出端连接，用于输入直流电压给降压电路10的输入端。储能装置可以是电池组。

如图2所示，并离网切换电路30包括四个功率开关管，SCR1、SCR2、SCR3 和SCR4。其中三个功率开关管(SCR1、SCR2和SCR3)的一端(W2，V2， U2)与逆变电路20的交流端连接，另一端(W1，V1，U1)与电网或负载设备连接。另一功率开关SCR4串联在母线电容Cbus和放电电阻Rbus之间，用作放电开关。其中，功率开关管可以采用快速晶闸管、林顿功率晶体管、可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管和绝缘栅晶体管中至少一种。当该逆变器并网时，功率开关管SCR1、SCR2和SCR3导通，而功率开关管SCR4断开，放电电阻处于断开状态，不会对系统造成损耗，提高转换效率。当逆变器离网时，功率开关管SCR1、SCR2和SCR3断开，而功率开关管SCR4 导通，放电电阻处于导通状态，可以起到放电防止触电的效果。

如图3所示，为一种实施例中逆变器的降压斩波电路的结构示意图，该逆变器的降压电路10包括降压斩波电路(即BUCK电路)。包括光伏组件的光伏面板阵列提供的直流电压Vpv、二极管Da、开关管Q、电感Lpv和母线电容Cbus。开关管Q第一端与直流电压的正输出端连接，第二端与二极管Da和电感Lpv第一端连接；二极管Da的第二端与直流电压的负输出端连接；电感Lpv的第二端与母线电容Cbus第一端连接；母线电容Cbus第二端与二极管Da的第二端连接。当开关管导通时，电流延iL方向流通，电流经过电感向电容充电，电容Cbus 和电感Lpv储存能量。当开关管Q关断时，电流经过续流二极管Da行成回路，电容Cbus和电感Lpv释放能量。其中，在本实施例中开关管Q采用IGBT。

如图4所示，为一种实施例中逆变器的逆变电路示意图，包括三相桥式全控整流电路，包括电抗器，变压器、接触器和6个开关器件。双向换流器电路还包括继电器，继电器又包括主继电器和辅助继电器。在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角相同。由于三相桥式全整流电路是两组三相半波电路的串联，因此整流电压为三相半波时的两倍。很显然在输出电压相同的情况下，三相桥式晶闸管要求的最大反向电压，可比三相半波线路中的晶闸管低一半。三相桥式全整流电路包括开关器件Qa1、Qb1、 Qc1、Qa2、Qb3和Qc3。其中，开关器件Qa1、Qb1和Qc1组成共阴极组，而开关器件Qa2、Qb3和Qc3组成共阳极组。其中，在本实施例中6个开关器件采用 IGBT。逆变电路的输出端(U2，V2，W2)与并离网切换电路电连接，双向换流器电路的另一端口与BUCK电路的母线电容Cbus的两端相连，用于母线电压 Vbus+和Vbus-的获取。

在本申请实施例中，由于将控制放电电阻Rbus关断和导通的放电开关设置在并离网切换电路中，使放电电阻Rbus随并离网开关电路的打开或关闭状态进入关闭或导通状态，使得放电电阻Rbus可以依据与电网或负载设备的并网或离网状态，进入断开或导通状态。当逆变器并网时，放电电阻不会对系统造成损耗，提高转换效率，当逆变器离网时，放电电阻又可以起到放电防止触电的效果。

实施例二：

请参考图5，为另一种实施例的逆变器的结构示意图，放电电阻与母线电容并联，在机器工作时也对机器造成功率损耗，降低机器转换效率。

请参考图6，为另一种实施例的逆变器的结构示意图，采用本申请的逆变电路，在放电电阻和母线电容之间串联一个放电开关，并将放电开关设置在并离网切换电路中。本实施例中，将母线电容的放电电阻不直接并联到电容两端，而是串入负载设备的输出主接触器的常闭辅助触点上，在负载设备停止时，接触器处于断开状态，辅助触点为常闭，此时放电电阻相当于直接并到母线电容上，对母线电容进行放电。负载设备工作时接触器吸合，辅助触点变为开路，此时断开放电电阻与母线电容的放电回路。此方案使母线电容的放电电阻和输出接触器形成了连动的关系，在负载正常工作时，放电电阻不会对系统造成损耗，在负载停止工作时，又可以起到放电防止触电的效果。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种逆变器，其特征在于，包括：

降压电路，所述降压电路的输入端用于对输入的直流电压进行降压，并输出；所述降压电路还包括并联连接的母线电容Cbus和放电电阻Rbus；

逆变电路，包括直流端与交流端，用于将直流端输入的直流电转换成交流电并通过交流端输出；所述降压电路的输出端与所述逆变电路的直流端相连；

并离网切换电路，包括输入端和输出端，所述输入端与所述逆变电路的交流端相连；所述输出端用于与电网或负载设备相连；所述并离网切换电路用于并网或离网切换，以打开或关闭向电网或负载设备提供交流电的输出；

所述并离网切换电路还包括放电开关；所述放电开关串联在所述母线电容Cbus和所述放电电阻Rbus之间；所述放电开关随所述并离网切换电路在并网或离网状态下进入打开或关闭状态，用于控制所述放电电阻Rbus的断开或导通的状态。

2.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述降压电路包括降压斩波电路。

3.如权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述降压斩波电路包括二极管Da、开关管Q、电感Lpv和母线电容Cbus；

开关管Q第一端与所述直流电压正输出端连接，第二端与二极管Da和电感Lpv第一端连接；二极管Da的第二端与所述直流电压负输出端连接；电感Lpv的第二端与母线电容Cbus第一端连接；母线电容Cbus第二端与二极管Da的第二端连接。

4.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述并离网切换电路包括一个功率开关管；所述功率开关管串联在所述母线电容Cbus和所述放电电阻Rbus之间，用作所述放电开关。

5.如权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述功率开关管包括快速晶闸管、林顿功率晶体管、可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管和绝缘栅晶体管中至少一种。

6.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述逆变电路内部设有三相桥式全控整流电路；所述三相桥式全控整流电路中包括电抗器，变压器和接触器。

7.如权利要求6所述的逆变器，其特征在于，所述三相桥式全控整流电路包括6个开关器件。

8.如权利要求7所述的逆变器，其特征在于，所述6个开关器件采用IGBT。

9.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，还包括光伏组件，用于将太阳能转换成电能，并输入直流电压给所述降压电路的输入端。

10.如权利要求1所述的逆变器，其特征在于，还包括储能装置，所述储能装置与所述降压电路的输出端连接，用于输入直流电压给所述降压电路的输入端。