CN209860823U - 一种可替代不间断电源的双向储能变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可替代不间断电源的双向储能变流器，包括逆变器、驱动单元、控制单元以及检测单元；控制单元包括高速DSP，高速DSP将产生的PWM信号发送给驱动单元；驱动单元通过绝缘栅双极型晶体管与逆变器连接，用于控制逆变器的闭合或断开；检测单元与逆变器连接，用于采集逆变器中的电压电流信号，并将采集到的电压电流信号发送给监控单元。本申请提供的上述方案，能够克服市场上UPS存在的转换时间长，稳压精度差等问题，可广泛应用于新能源汽车三电系统测试、微电网及储能系统，交直流可调电源及交直流电子负载等领域。

Description

一种可替代不间断电源的双向储能变流器

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，特别涉及一种可替代不间断电源的双向储能变流器。

背景技术

不间断电源-UPS(Uninterrupted Power supply)，可在电网断电或供电不稳定情况下，为医疗、数据中心等对供电质量有特殊性要求的网络系统，提供稳定的电源保障。目前，市场上应用的UPS主要分为后备式UPS、在线互动式UPS、在线式UPS三类。

后备式UPS电源，产品价格低廉，运行费用低，电能转换效率高。当电网供电出现故障时，由电网供电转换到逆变器供电存在一个较长的转换时间；由于后备式UPS电源的逆变器不是经常工作，因此不易掌握逆变器的动态状况，容易形成隐性故障，所以后备式UPS一般应用在一些非关键性的小功率设备上。

在线互动式UPS，电路简单，成本低，可靠性高，效率高，过载能力强，在市电供电时，过载能力可达200％；在输入电压或负载电流突变时，输出电压突变较大，恢复到新稳态所需时间长，稳压精度较差；对电网适应范围窄，如要提高精度和适应范围，则必须增加变压器抽头数；UPS有转换时间，不适合发电机组供电和市电不稳定的环境。

在线式UPS，无论市电正常或中断，对负载的供电均由UPS的逆变器提供，从根本上消除了来自市电电网的电压波动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干扰稳压供电；输出正弦波的波形失真系数小，一般小于3％；具有优良的输出电压瞬变特性，噪声较小，电路的可靠性高，故障率较低；但是价格偏高，适用于对供电质量要求较高的场合。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本实用新型提供一种可替代不间断电源的双向储能变流器。

本实用新型提供了一种可替代不间断电源的双向储能变流器，包括逆变器、驱动单元、控制单元以及检测单元；所述控制单元包括高速DSP，所述高速DSP将产生的PWM信号发送给所述驱动单元；所述驱动单元通过绝缘栅双极型晶体管与所述逆变器连接，用于控制逆变器的闭合或断开；所述检测单元与所述逆变器连接，用于采集所述逆变器中的电压电流信号，并将采集到的电压电流信号发送给监控单元。

较佳地，还包括辅助电源，所述辅助电源分别与所述驱动单元、控制单元、检测单元以及监控单元连接。

较佳地，还包括稳压电路，所述稳压电路接在逆变电路的输出端与负载之间。

较佳地，所述控制单元由DSP来实现。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的可替代不间断电源的双向储能变流器，包括包括逆变器、驱动单元、控制单元以及检测单元，控制单元通过高速DSP产生PWM驱动信号，驱动逆变器部分的IGBT导通与关断从而实现能量形式的变换和能量的双向流动，同时，检测单元采集逆变器的电压电流信号，提供给控制器；进一步地，控制器与监控单元通信，监控单元具备与BMS、微网监控中心的通信接口，能将自身运行信息上传至上位机，也可接收上位机指令，满足电网运行控制要求；辅助电源给控制单元供电，控制器可通过外部220V电源供电，也可采用自供电，从直流侧电池取电。能够克服市场上UPS存在的转换时间长，稳压精度差等问题，可广泛应用于新能源汽车三电系统测试、微电网及储能系统，交直流可调电源及交直流电子负载等领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种可替代不间断电源的双向储能变流器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本实用新型提供了本实用新型提供了一种可替代不间断电源的双向储能变流器，包括逆变器、驱动单元、控制单元以及检测单元；所述控制单元包括高速DSP，所述高速DSP将产生的PWM信号发送给所述驱动单元；所述驱动单元通过绝缘栅双极型晶体管与所述逆变器连接，用于控制逆变器的闭合或断开；所述检测单元与所述逆变器连接，用于采集所述逆变器中的电压电流信号，并将采集到的电压电流信号发送给监控单元。

采用上述方案，控制单元通过高速DSP产生PWM驱动信号，驱动逆变器部分的IGBT导通与关断从而实现能量形式的变换和能量的双向流动，同时，检测单元采集逆变器的电压电流信号，提供给控制器；进一步地，控制器与监控单元通信，监控单元具备与BMS、微网监控中心的通信接口，能将自身运行信息上传至上位机，也可接收上位机指令，满足电网运行控制要求；辅助电源给控制单元供电，控制器可通过外部220V电源供电，也可采用自供电，从直流侧电池取电。因此，该双向储能变流器具有双向功率能力和灵活调节特性，可以有效改善可再生能源发电功率波动性与间歇性对电网带来的负面影响，提高电网对分布式新能源的接纳能力。

进一步地，还包括辅助电源，所述辅助电源分别与所述驱动单元、控制单元、检测单元以及监控单元连接。

进一步地，还包括稳压电路，所述稳压电路接在逆变电路的输出端与负载之间。

进一步地，所述控制单元由DSP来实现。

本申请中的双向储能变流器采用高密、模块化设计，体积小，有效增加维护操作空间，适用于空间受限场景；而且支持智能化并网运行，双向高功率因数，双向低谐波电流，可有效改善电网质量；具备智能无功补偿和谐波补偿功能；具备离并网切换功能，切换时间不超过20ms；支持串并联扩容，扩展直流侧电压至1200Vdc，级联组成三相系统，可适用于更多场合。安全性高，适应性强，电压、电流、功率等均可设置，10Vdc～100Vdc的宽输出电压范围，满足大部分锂电池组及储能设备充放电需求；多重安全保护，输入过、欠压保护，输出防反接、短路保护、过温保护、风道异常检测等；采用交错并联技术，减小电容纹波电流，提高模块寿命，耐高低温、潮湿、盐雾等恶劣环境；采用最新的充放电测试技术，不会对BMS造成干扰，适用于锂电池组日常充电、放电及多次循环。操作性强、可靠性高，模块化设计，具备热插拔和冷压端子两种接线版本；交流端口兼容直流输入，应用广泛；可设置孤岛保护；兼具恒压、恒流、恒阻及恒功率多种模式。DSP设计，实现储能变流器模块的全数字化控制，确定控制的高可靠性；智能正反向运行，提升系统可靠性；峰值效率≥95.5％，大大降低机器损耗，节能环保，可靠耐用。

进一步地，本申请中的双向储能变流器能够从连接的系统中进行充电和放电。充电度和放电度可由操作者选择。充放电指令的各种模式可由上位机修改。并网充电模式包括恒流充电、恒压充电、恒功率充电等。并网放电模式包括恒流放电、限压放电、恒功率放电等。无功功率控制，双向储能变流器能够对功率因数进行控制。功率因数的控制应该通过注入无功功率来实现。储能变流器在执行充电和放电功能时都能够实现该功能。由上位机给定无功电流值。输出电压和频率稳定，双向储能变流器在并网系统中可以通过对无功功率和有功功率的控制，来调整输出电压和频率稳定。若要实现该功能，需要建立大规模的储能电站。孤网系统独立逆变控制，双向储能变流器在孤网系统中具有独立逆变功能，能够稳定输出电压和频率，为各种负载供电。远程控制功能，逆变器可通过RS485或以太网与远程计算机进行通信，用户可以在电站总控室通过远程计算机进行监控，一台监控计算机可同时监控多台变流器，可将RS485通信线并联后与监控计算机连接。

本申请的双向储能变流器的运行模式大体可分为并网模式、独立逆变模式、双端口直流转换模式。

1)并网模式

在并网模式下，双向储能变流器可实现并网充电和并网放电功能。

并网充电包括恒流充电、恒压充电、恒功率充电等。

并网放电包括恒流放电、限压放电、恒功率放电等。

2)独立逆变模式

该模式可通过外部计算机或上位机来设定，也可以通过外部结点信号进行控制。当本装置设定为此模式时，对电池进行放电，向负载提供最大6KW的恒压恒频的交流电源。

3)双端口直流转换模式

适用于两种直流设备之间的能量双向交换。

双向储能变流器在并网模式下，充电和放电功能状态之间的切换可直接进行，不需要进入待机状态，转换时间小于20ms。在有电网的情况下，并网充放电模式和独立逆变模式之间不能进行切换。必须是在没有电网的情况下，独立逆变才可以运行。

综上所述，本实用新型提供的双向储能变流器，包括包括逆变器、驱动单元、控制单元以及检测单元，控制单元通过高速DSP产生PWM驱动信号，驱动逆变器部分的IGBT导通与关断从而实现能量形式的变换和能量的双向流动，同时，检测单元采集逆变器的电压电流信号，提供给控制器；进一步地，控制器与监控单元通信，监控单元具备与BMS、微网监控中心的通信接口，能将自身运行信息上传至上位机，也可接收上位机指令，满足电网运行控制要求；辅助电源给控制单元供电，控制器可通过外部220V电源供电，也可采用自供电，从直流侧电池取电。因此，该双向储能变流器具有双向功率能力和灵活调节特性，可以有效改善可再生能源发电功率波动性与间歇性对电网带来的负面影响，提高电网对分布式新能源的接纳能力。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种可替代不间断电源的双向储能变流器，其特征在于，包括逆变器、驱动单元、控制单元以及检测单元；

所述控制单元包括高速DSP，所述高速DSP将产生的PWM信号发送给所述驱动单元；

所述驱动单元通过绝缘栅双极型晶体管与所述逆变器连接，用于控制逆变器的闭合或断开；

所述检测单元与所述逆变器连接，用于采集所述逆变器中的电压电流信号，并将采集到的电压电流信号发送给监控单元。

2.如权利要求1所述的可替代不间断电源的双向储能变流器，其特征在于，还包括辅助电源，所述辅助电源分别与所述驱动单元、控制单元、检测单元以及监控单元连接。

3.如权利要求1所述的可替代不间断电源的双向储能变流器，其特征在于，还包括稳压电路，所述稳压电路接在逆变电路的输出端与负载之间。